Brevet FR2292659A1 — publié le 19760625

L'invention concerne un système de sécurité à surcharge pour une grue pivotante à flèche à inclinaison variable, à deux brins de cible sortant chacun d'un-treuil, brins dont les tronçons verticaux de levage sont à une distance différente de l'axe autour duquel la flèche modifie son inclinaison. Sur des grues de ce type, on utilisait Jusqu'à ce Jour (dans la mesure où des systèmes électroniques onéreux n' étaient pas montés), des dispositifs de sécurité ne répondant uniquement qu'en fonction du poids des charges individuelles. Le grutier devait donc, lorsque les deux brins de câble étaient en charge, calculer par interpolation quelle charge combinée correspondait à telle ou telle inclinaison. On conçoit que non seulement la tache du grutier était de ce fait rendue complexe, mais aussi que la part de risque due à l'erreur humaine était considérable. L'intention a donc pour but de présenter un système de sé cuité à surcharge d'une grande fiabilité, fonctionnant automatiquement en rapport avec la charge combinée. Pour résoudre ce problème, elle prévoit que le système de sécurité à surcharge soit caractérisé d'une part par un dispositif mécanique additionnant en une grandeur globale réelle des grandeurs réelles proportionnelles aux efforts exercés par les câbles sur les tambours de treuil, en tenant compte de valences dues à la construction, en particulier aux distances différentes séparant les brins de l'axe autour duquel la flèche s'articule en s'inclinant et/ou à la statique de la grue, d'autre part par un dispositif donnant à l'avance une grandeur de consigne variant avec l'inclinaison de la flèche, grandeur de consigne représentant pour chaque inclinaison de la flèche un élément de mesure de la charge utile combinée maximale admissible pour l'inclinaison concernée, et enfin par un comparateur mécanique assurant la comparaison de la grandeur de consigne et de la grandeur réelle globale, ce comparateur délivrant, lorsque la grandeur réelle globale dépasse la valeur de consigne, un signal commandant l'arrêt d'au moins un des treuils. La fonction du comparateur peut s'accomplir de la façon suivante : des deux parties d'un contacteur comportant un corps et un organe de commutation, l'une est alimentée en fonction de la grandeur réelle globale et l'autre en fonction de la grandeur de consigne0 L'emploi de dispositifs totalisateurs mécaniques est préférable à celui des unités électriques ou électroniques s'offrant en option, ceci pour des raisons de simplicité de construction, de colts réduits de fabrication et de fiabilité, méme dans des conditions de service sévères.Une solution particulièrement simple et par conséquent préférable consiste en un dispositif d'addition constitué d'un levier à deux bras à l'extrémité duquel agissent les grandeurs réelles proportionnelles aux efforts exercés par les câbles sur les tambours, la grandeur réelle globale étant captée en un point d'articulation médian mobile dont la position entre les extrémités tient compte des valences. Pour réaliser la liaison entre un appareil mécanique d'addition de ce type avec un comparateur mécanique, le point d'articulation médian du levier à deux bras est raccordé par une tige articulée à l'une des extrémités d'un autre levier à deux bras, lequel, en une position médiane, est articulé sur un point fixe et porte à son autre extrémité l'une des parties d'un contacteur. Le dispositif de présélection de la grandeur de consigne peut consister en une came recevant de façon simple son mouvement de rotation à partir du mouvement de bascule de la flèche. Les grandeurs réelles peuvent être amenées au dispositif totalisateur en prévoyant qu'au moins une des entrées de ce dispositif soit raccordée avec un dispositif élastique absorbant les couples de réaction d'un mécanisme de treuil. Avec le système de sécurité à surcharge tel queil est décrit jusqu'ici et fonctionnant en rapport avec la grandeur globale réelle, le risque d'une surcharge de chaque câble ne serait pas systématiquement exclu. Pour éliminer ce risque, l'invention propose que chaque brin de cible soit équipé d'un dispositif de sécurité à surcharge délivrant lors du dépassement d'un effort prédéterminé du câble sur le tambour un signal arrêtant 1 ltentratnement des tambours de câble. Les dispositifs de sécurité équipant chacun des câbles peuvent aussi, comme les entrées du dispositif d'addition, entre raccordés aux dispositifs élastiques d'absorption des couples réactifs équipant les tambours de cabale. Les figures ci-Jointes expliquent l'invention. Elles représentent Fig. 1 : Grue pouvant astre équipée d'un système de sécu rité à la surcharge conforme à l'invention. Fig. 2 : Variation de la charge utile admissible des dif férents brins de câbles de levage avec la distan ce horizontale à l'axe de pivotement de la grue des points de renvoi situés à la verticale de la levée, le brin non considéré étant par hypothèse non soumis à une charge. Fig. 3 : Schéma d'un système de sécurité à la surcharge conforme à lintention. Fig. 4 : Circuit électrique monté en fonction de la charge utile combinée et des sécurités à la surcharge fonctionnant suivant chaque charge utile indivi duelle. La fig. 1 représente une grue dont le bêti-support est désigné de façon globale par le repère 10. Cette grue comporte une flèche 12 pouvant du fait de son articulation sur 1 'axe 14 prendre une inclinaison variable. Le réglage de l'angle d'inclinaison s(ef- fectue par le câble de cownande de flèche 16. La grue présente deux brins de câble 18, 20 commandés respectivement par les tai- bours de treuils 22 et 24. Le brin 18 est renvoyé, en pointe de flèche, par la poulie de renvoi 25. La levée 26 correspondant à ce brin peut comporter plusieurs pairesde brins. Le brin 20 passe sur une poulie de renvoi 28, puis sur une seconde poulie de renvoi 30 après avoir traversé la flèche 12.Sa levée 32 peut également, le cas échéant, comporter plusieurs paires de brins. Les tronçons correspondant aux levées 26 et 32 supportent les crochets 34 et 36 servant à la suspension d'une charge utile. d la fig. 2, ont été portées en abscisses les distances horizontales SI, Sii comprises entre les levées verticales 26 et 32 et l'axe de pivotement de la grue (voir fig. 1). Dans la pratique, avec une grue à l'inclinaison variable du type grue pivotante autour d'un axe vertical, on considère les distances horizontales à l'axe vertical, lequel est généralement peu éloigné de l'axe autour duquel la flèche prend des inclinaisons variables.La courbe II représente les variations de la charge utile maximale admissible pour la levée 26 en fonction de la distance horizontale SII, la courbe I les variations de la charge utile maximale admissible pour la levée 32 en fonction de la distance SI. Les courbes I et II sont tracées en supposant à chaque fois que l'autre levée se fait à vide. Le tracé des courbes I et II est déterminé approximativement par le critère de stabilité selon lequel à chaque levée effectuée alors que l'autre se fait à vide, ne doit prendre naissance qu'un couple déterminé et demeurant à peu près constant lorsque la flèche s'incline. Aux extrémités supérieures des courbes I et II, la limite de charge utile n'est plus indiquée par le critère de maintien d'un couple déterminé de charge utile compatible avec la stabilité de la grue, mais par la valeur de l'effort de traction exercé par la charge sur le câble. La charge maximale admissible en levée 32 et la charge maximale admissible en levée 26 sont respectivement dé signées par P1 max et PII max0 La distance horizontale maximale du tronçon 32 à l'axe de pivotement de la grue est désignée par SI max0 La distance horizontale maximale du tronçon 26 à l'axe de pivotement de la grue est désignée par SII max0 SI max et SII max interviennent donc lorsque l'angle dj tend vers zéro. Sur la fig. 3, l'angle d\ formé par l'axe longitudinal de la flèche avec l'horizontale est porté en abscisses. En ordonnées, sont portés les efforts de traction K I, K II s'exerçant sur les brins de câble 18 et 20. Ces efforts peuvent être différents des charges s'il y a mouflage dans le tronçon de levée. Dans l'exemple représenté, on suppose que le câble 20 est mouflé une fois dans la levée 32 et que le câble 18, par contre, ne l'est pas. Le repère I' désigne la courbe de la force de traction maximale admissible du brin 20, le repère II' la courbe de la force de traction maximale admissible du brin 18.Les effets maximaux admissibles pour les deux câbles atteignent naturellement leur minimum lorsque l'angle d'inclinaison de la flèche (15 sur la fig. 3) est atteint. Pour cette position, les valeurs des efforts de traction maximaux admissibles sont désignés par KI min et K11 mine Sur la fig. 4, est représenté le treuil 22 monté sur un support 38. Le treuil 22 est entrainé par un moteur 40 à réducteur 42 en prise avec un engrenage 44 concentrique au tambour de treuil0 Le moteur 40 et le réducteur 42 sont montés sur un support 46 pivotant autour de l'axe 48 du treuil 22 et 8'appuyant sur un ressort hélicoSdal 50.L'effort de traction s'exerçant sur le brin 18 produit, par 1 'intermédiaire du réducteur 42, un couple réagissant sur le support 46, couple qui finalement est absorbé par le ressort hélicodal 50. Ce ressort hélicoSdal 50 et le support 46 peuvent être considérés comme un système absorbant les couples de réaction. Au support 46, est fixé une came de contact 52 agissant sur le levier 54 d'un contacteur fixé à demeure 56. Le treuil 24 est monté de la meme façon que le treuil 22; les pièces correspondantes sont dotées d'un repère qui varie par le chiffre des centaines : 1. L'extrémité du support 46 agit par une tige 58 sur l'un des bras 60 d'un levier à deux bras 62 dont l'autre extrémité 160 est raccordée au support 146. Sur un point d'articulation 64 monté en position flottante sur le levier à deux bras 62, est montée d'une tige 66 assurant la liaison avec un levier à deux bras 68, lui-meme articulé en 70 et qui à son extrémité porte un contacteur 72 dont le bouton arrive au niveau d'une came 76. La came 76 est rotative et est entraînée en fonction de l'inclinaison de la flèche 12. La came 76 est conçue de telle sorte que sous la seule charge du brin 20, le contacteur 72 soit commandé suivant la courbe I ou I' prévue en fonction du cas d'emploi de la grue et choisie en rapport avec la statique de la grue. Cette came 76 agit aussi, d'après la solution conforme à l'invention, lorsque le brin 18 est en charge ; pour des valeurs limites prédéterminées et une charge unique du brin 18, le contacteur 72 est commandé suivant la courbe II ou II'. Ces valeurs limites sont PII max et un autre point de la courbe II ou II', par exemple KIImin. il s'est avéré que l'on peut utiliser le rapport des grandeurs KImin et KIImin pour déterminer la valence à affecter aux valeurs réelles des efforts de traction s'appliquant aux brins 18 et 20, pour obtenir une "charge utile combinée" et pour assurer un enclenchement du contacteur 72 lorsque la charge utile correspondant à l'une des levées 26 ou 32 seulement, ou la charge utile combinée, dépasse la limite supérieure admissible lors d'un mouvement d'inclinaison de la flèche 12. Les longueurs 1I et I11 des bras de leviers 60 et 160 se comportent, pour un même diamètre des tambours de treuils 22 et 24, une même longueur des supports 46 et 146, un réducteur de mêmes caractéristiques 42 et des constantes d'élasticité identiques pour les ressorts 50, 150, comme les grandeurs KImin et KIImin, conformément à la fig. 3, selon la relation iî = KImin (1) 1II Kiimin Si les tambours 22 et 24 présentent des rapports différents, des rayons quelque peu différents rI, rII ou des longueurs de support tIs tII différentes, le rapport 1I/1II à utiliser se calcule d'après la relation suivante 1I/1II = KImin/KIImin . tII/tI . rI/rII (2) Si loin rapporte l'une à l'aure les longueurs 1I et 1II d'après les relations (1) et (2), on obtient ceci : en utilisant une seule et même came 76, la charge de câble KImin du brin 20, comme la charge Kîîmin du brin 18, provoque la mise hors circuit du contacteur 72. Pour une charge simultanée des deux brins 18 et 20, il résulte une inclinaison du levier 68 qui est proportionnelle à la somme des efforts de traction calculés d'après les relations (1) et (2). Le contacteur 72 est actionné pour une valeur de coupure de la charge réelle globale, valeur de coupure se situant entre la charge utile maximale admissible du brin 20 correspondant à l'invention de flèche du moment (limite supérieure) et la charge utile maximale admissible du brin 18 (limite inférieure). Lors du réglage de la sécurité à surcharge, on fait en sorte que d'abord, pour le plus petit angle d'inclinaison , le brin 20 soit soumis à la force de traction Kimin prévue par le constructeur, le brin 18 restant sans charge, et que le contacteur 72 soit réglé de telle sorte qu'il soit alors juste enclenché. Pour la seule mise en charge du brin 18 avec F Imins le contacteur doit alors, également, être actionné. D'éventuels écarts peuvent être corrigés par une modification infime de la tension du ressort hélicojcdal 50. Les contacteurs 56 et 156 sont réglés indépendamment ltun de I1 autre par mise en charge des brins 18 et 20 avec PIIm8X et PImaXS l'autre brin demeurant à chaque fois sans charge. Dans le domaine de la charge réduite ou de la plus grande inclinaison de flèche, pour lequel la charge utile maximale admissible est d'abord limitée par les efforts imposés aux câbles et non par le couple de charge utile, la construction de la grue offre la possibilité élever avec les deux treuils une charge individuelle plus lourde que PImaX, la charge étant alors répartie de telle fa çon sur les deux brins 18, 20 que l'effort supporté par un seul brin soit inférieur à P1max et P11max. La sécurité à surcharge conforme à l'invention offre donc la possibilité, sans moyen sup plémentaire et uniquement en donnant à la came 76 une forme appropriée, de contrôler également ce domaine- de charge. Pour le calcul de la forme de la came dans le cas présent, une courbe limite est définie pour la charge commune maximale admissible, du point de vue statique, des levées 26 et 32, courbe limite qui, suivie, provoque l'enclenchement du contacteur 72. Cette courbe limite est représentée à la fig. 2 par la branche III en trait interrompu. On est ainsi assuré de ce qu'en cas de charge individuelle commune appliquée en 32 et 26, plus importante que PImax' mais dont chaque composante appliquée à un seul brin 20 ou 18 demeure inférieure à PImax et PIImax' les limites fixées par des considérations de statique et de stabilité de la grue ne seront pas dépassées. Lors de la suspension de la charge, les composantes de charge agissant sur chacun des brins 26 et 32 sont à choisir de façon telle qu'elles demeurent inférieures à PIImax et PImaX, les contacteurs 56 et 156 de chacun des brins 18 et 20 n'étant pas actionnés. Pour le contrôle de la marche en régime individuel ou double des treuils, un seul circuit de commande 78 (fig. 5) peut être utilisé, circuit reliant une source de courant 80 avec les moteurs 82 entraînant les treuils 22 et 24. Lors du levage de charges admissibles, les contacts des contacteurs 56, 156 et 72 sont fermés. Lorsque l'un des contacteurs 56, 156 et 72 est actionné par une surcharge de l'un des brins 18 et 20 ou des deux à la fois, le circuit 78 est coupé et ltentraSnement des deux treuils arrêté. REVENDICAXIONS 1 - Système de sécurité à surcharge pour une grue pivotante à flèche à inclinaison variable, à deux brins de câble sortant chacun d'un treuil, brins dont les tronçons verticaux de levage sont à une distance différente de l'axe autour duquel la flèche modifie son inclinaison, caractérisé d'une part par un dispositif mécanique additionnant en une grandeur globale réelle des grandeurs réelles proportionnelles aux efforts exercés par les cà- bles sur les tambours de treuil (22, 24) en tenant compte de valences dues à la construction, en particulier aux distances différentes séparant les brins (26, 32) de l'axe (14) autour duquel la flèche s'articule en s'inclinant et/ou à la statique de la grue, d'autre part par un dispositif donnant à l'avance une grandeur de consigne variant avec l'inclinaison e la flèche (12), grandeur de consigne représentant pour chaque inclinaison de la flèche un élément de mesure de la charge utile combinée maximale admissible pour linclinaison concernée, et enfin par un comparateur mécanique assurant la comparaison de la grandeur de consigne et de la grandeur réelle globale, ce comparateur délivrant, lorsque la grandeur réelle globale dépasse la valeur de consigne, un signal commandant ltarret d'au moins un des treuils. 2 - Système de sécurité à surcharge selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des deux parties d'un contacteur (72) comportant un corps et un organe de commutation, l'une est alimentée en fonction de la grandeur globale réalle et l'autre en fonction de la grandeur de consigne. 9 - Système de sécurité à surcharge selon la revendication 1 ou 5 caractérisé par le fait que le dispositif totalisateur est constitué d'un levier (62) à l'extrémité duquel sont appliquées des grandeurs (efforts) proportionnelles aux efforts exercés par les câbles sur les tambours (22, 24), levier présentant un point d'articulation mobile médian (64), dont la position entre les deux extrémités tient compte des valences, point d'articulation auquel est captée la grandeur globale réelle. 4 - Système de sécurité à surcharge selon les revendica tions 2 et 3, caractérisé par le fait que le point d'articulation médian (64) du levier à deux bras (62) est raccordé par une tige articulée (66) à l'une des extrémités d'un autre levier à deux bras (68), lequel est articulé en une position médiane (70) sur un point fixe et porte à son autre extrémité une partie du contacteur (72). 5 - Système de sécurité à surcharge selon les revendications de 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif de préréglage de la valeur de consigne est une came (76). 6 - Système de sécurité à surcharge selon l'une des revendications de 1 à 5, caractérisé par le fait qu'au moins une des entrées du dispositif totalisateur est raccordée à un dispositif élastique d'absorption de couples réactifs d'un mécanisme de treuil. 7 - Système de sécurité à surcharge selon l'une des revendications de 1 à 6, caractérisé par le fait qu'à chaque brin de câble (18, 20) est adaptée une sécurité à surcharge qui délivre un signal arrAtant le moteur d'entrainement des tambours (22, 24) lorsque l'effort appliqué au tambour (22, 24) dépasse une valeur prédéterminée. 8 - Système de sécurité à surcharge selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les sécurités à surcharge adaptées aux brins de câble (18, 20) peuvent étre actionnées par un dispositif élastique d'absorption des couples réactifs de chaque treuil.