Brevet FR2397362A1 — publié le 19790209

La présente invention est relative aux. dispofFit;ifs de levage magnétiçes, et elle concerne particulièrement bien que non exclusivement les dispositifs de levage utilisant des aimants permanents. Les dispositifs de levage magnétiques qu'ils fassent appel à des aimants permanents ou à des électro-aimants, ont une capacité de levague qui dépend de la nature du corps ou de l'ensemble de corps qui doivent être soulevés. La nature du corps détermine la façon dont le champ magnétique engendré par le dispositif passe dans le corps ainsi que la réluctance magnétique totale du circuit magnétique complet comprenant le corps et le dispositif. La limite inhérente de la force du champ que les aimants permanents ou que les électro-aimants peuvent fournir se traduit par le fait que certains corps peuvent être levés en toute sécurité alors que d'autres en apparence similaires engendrent une réluetance magnétique plus élevée et se trouvent trop près ou peuvent meme dépasser la capacité de levage.Le risque potentiel de ne pas pouvoir soulever ou de ne pas pouvoir maintenir le levage d'un corps est extremement dangereux et l'un des buts de cette invention est de diminuer ce genre de risque L'invention a donc pour objet un dispositif de sécurité pour dispositif de levage magnétique, caractérisé notamment en ce qu'il comprend des moyens détecteurs sensibles au flux produit par le dispositif dans le circuit magnétique comprenant le corps à soulever,un un transducteur sensible à la force relevage engendrée par le dispositifs ainsi qu'un circuit de conversion de signaux adapté pour comparer les signaux fournis par le détecteur et par le transducteur et pour fournir un signal de sortie représentatif d'une marge de sécurité entre la force de levage et le champ disponible pour ce levage. Suivant une autre caractéristique,le le dispositif de levage ma- gnétique comprend des moyens pour détecter l'amplitude du flux dans le circuit magnétique comprenant le dispositif et le corps à soulever, ainsi qu'un transducteur capable de mesurer la force de levage, de sorte qu'une comparaison entre le-champ disponible pour le levage et la force de levage peut être effectuée et que l'on peut obtenir l'indication d'une marge de sécurité à partir d'une relation établie préalablement. De préférence, le détecteur détecte directement le flux total dans le circuit magnétique. Le circuit magnétique contient un ou plusieurs entrefers entre le dispositif de levage et la charge compris les entrefers qui peuvent exister dans le corps de la charge lorsque cette dernière comprend des feuilles ou les différents enroulements d'une bobine m- aWlogue. Les entrefers réduisent le flux total disponible pour le levage et réduisent par conséquent les marges de sécurité. De préférence, le détecteur de champ et le transducteur de la force de levage engendrent des signaux qui sont comparés pour fournir un signal représentatif de la marge de sécurité. D'une façon générale, ceci sera représentatif de la différence entre la capacité totale de charge du dispositif de levage, en relation avec une configuration de charge donnée exprimée en termes magnétiques, et la charge réelle supportée pour la même configuration donnée. Cette différence représente une capacité en excès du dispositif pour une configuration donnée de la charge par rapport à la capacité requise et cette capacité en excès peut être réduite artificiellement dans le dispositif, à volonté, de façon à obtenir un facteur de sécurité prédéterminé exprimé comme un pourcentage du poids de la charge offerte au dispositif de levage. Le signal représentatif de la marge de sécurité est utilisé de préférence pour actionner un émetteur récepteur optique ou acoustique ou autre indicateur, ou bien encore arrêter automatiquement le dispositif de levage. Un indicateur convenable peut être constitué par un signal lumineux ou honore agencé pour être actionné lorsque la marge de sécurité descend au-dessous d'un niveau déterminé. - La comparaison peut être effectuée au moyen d'un circuit convenable de conversion de signaux sensible aux sorties du détecteur de champ et du transducteur de force de levage. Le transducteur peut être de tout type convenable et constitué par exemple par une cellule de charge classique bien connue dans la technique. La cellule de charge est de préférence incorporée à un organe de liaison entre ie dispositif de levage magnétique et le câble ou la chape de levage. Le détecteur de champ comprend de préférence une bobine agencée de façon à se trouver sur le trajet du flux magnétique entre le dispositif de levage et le corps à soulevers, Dans le cas d'un dispositif de levage ma gnétique du type décrit dans les brevets anglais N"1 272 488 et 1 218 754, dans lequel un pôle central mobile est prévu pour commander le champ magnétique engendré par des aimants permanents de polarité opposée, la bobine détectrice est disposée, de façon commode, autour du trajet du pôle central, au voisinage de la charge. Au moment où le flux provenant de l'aimant pénètre dans la charge, la bobine engendre une impulsion qui est représentative du flux traversant la charge, et qui peut être appliquée au circuit de conversion de signaux.La bobine détectrice peut cependant être agencée de façon à remplir une fonction similai re, selon le type et la configurationd'aimants utilisés. On a pu constater que la marge de sécurité d'un disposi tif de levage magnétique dépend également de l'attitude que prend ce dispositif pendant l'opération de levage. L'attitude détermine la composante vectorielle du champ de levage par rapport à la verticale et réduit progressivement la force de levage disponible lorsque l'attitude ou le basculement augmente. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de levage magnétique comprend des moyens pour détecter la déviation par rapport à la verticale d'un repère porté par le dispositif'et produire un si gnal représentatif d'une telle déviation de sorte que la composante du champ disponible pour le levage peut être déterminée. De préférence, le détecteur de déviation peut mesurer le basculement dans chacun de deux plans verticaux perpendiculaires entre eux. A cet effet, on peut prévoir un pendule suspendu de façon convenable ou une cap sule contenant un liquide dense agissant sur un transducteur de pression ou analogue. De préférence, le -pendule est agencé de façon à actionner des potentiomè- tres engendrant des signaux représentatifs du basculement dans les deux plans. L'invention va être décrite ci-dessous plus en détail en se référant au dessin annexé donné à titre d'exemple et sur lequel - les Figures la et lb sont des vues en coupe latérale d'un dispositif de levage à aimants permanents ; et - la Fig. 2 est un schéma d'un tel dispositif de levage pourvu de moyens suivant l'invention permettant d'indiquer la marge de sécurité pendant 11 opération de levage. En se référant aux Fig.- la et lb on peut voir que le dispositif de levage à aimants permanents comprend deux pièces polaires extérieures fixes 2 et 4 en un matériau à faible rétensioon, telle que de la fonte ductile. Des aimants 6, 8 en ferrite, à force coercitive élevée, sont fixés respectivement sur chaque pièce polaire de sorte que les pôles adjacents délimitent un intervalle central 10 dans lequel est reçue une pièce polaire mobile 12. La pièce polaire 12 , également réalisée en un matériau à faible rétension,est montée coulissante ; dans ledit intervalle dans lequel règne un champ magnétique pratiquement nul du fait de la configuration adoptée pour les pôles Le dispositif de levage est représenté sur la Fig. la avec une charge 14 en contact avec les extrémités des pièces polaires 2, 4. Dans cette Fig. et telle que la pièce polaire 12 est représentée, il existe un équilibre magnétique et aucun champ résultant n'agit pour engendrer une force delevage. Pour provoquer le levage, on déplace la pièce polaire centrale 12 vers le bas comme représenté sur la Fig. lb pour l'amener en contact avec la charge, de façon commode au moyen d'un plongeur 16. Le mouvement de la pièce polaire centrale vers sa position de la Fig lb perturbe les conditions d'équilibre qui existent dans l'agencement de la Fig. la et engendre un champ résultant dans la charge 14,pour provoquer le levage. Etant donné que la force magnétique motrice des aimants en ferrite est à peu près constante, la force exercée sur la charge et disponible pour le levage dépend de la réluctance magnétique du circuit comprenant les pièces polaires 2,4 et la charge 14. Cette réluctance varie avec la nature de la charge,par par exemple avec la densité d'une charge constituée entièrement ou partiellement par des particules ou-bien une charge lamifiée; elle varie également avec la perméabilité magnétique et la forme de cette charge. La réluctance dépend également de la nature de l'interface entre les pièces polaires 2 > 4 et la charge 14 et est augmentée par la présence de détritus entre les pôles et la charge. Pour assurer que lé champ magnétique vectoriel est suffisant pour soulever la charge appliquée, avec -une marge de sécurité suffisante, on dispose une bobine 18 autour du trajet du pôle mobile 12.au au voisinage de la charge. La bobine 18 est sensible à la variation de la force du champ produite par le déplacement de la pièce polaire 12, de sa position de la Fig. la à la position de la Fig. lb. Le signal fourni par la bobine est représentatif du champ de levage traversant la charge suivant les axes des pièces polaires 2 et 4 et il est intégré et mis sous forme d'un signal carré dans un intégrateur 20 représenté sur la Fig. 2. Cet intégrateur 20 fournit par conséquent un signal représentatif de la force de levage disponible le long des axes des pièces polaires.Des moyens de compensation sont prévus de sorte que l'actionnement de bobines parcourues par un courant pour déplacer la pièce polaire centrale n'interfère pas avec la précision du signal fourni par la bobine détectrice. Une cellule de charge 22 qui fait partie du dispositif de liaison entre le dispositif de levage et le câble, la chaise ou autre organe de levague, fournit un signal qui est fonction du poids de la charge et qui est appliqué à un amplificateur combinateur 24. L'amplificateur combinateur 24 reçoit également des signaux provenant d'un dispositif désigné d'une façon générale par la référence 30, qui est capable de mesurer l'inclinaison ou le basculement du dispositif de levage par rapport à la verticale. Une inclinai son progressivement croissante diminue la composante de la force magnétique disponible pour le levage et diminue progressivement la marge de sécurité disponible au cours du levage, comme représenté sur la Fig. 2. Le dispositif 30 sensible à l'inclinaison comprend dans le mode de réalisation choisi un pendule 32 monté de façon à pouvoir se déplacer dans deux plans verticaux perpendiculaires entre eux de façon à pouvoir mesurer la déviation vectorielle par rapport à la verticale. Le pendule est couplé à deux potentiomètres (non représentés) dont la résistance ou la tension, selon le cas, est proportionnelle à l'attitude du pendule et par conséquent du dispositif de levage dans chacun des deux plans verticaux. L'amplificateur combinateur 24 est adapté pour fournir un signal de sortie qui tient compte de la mesure dans laquelle l'inclinai son de la charge affecte le rapport entre la charge et la force magnétique vectorielle disponible pour le levage. Le signal fourni par l'intégrateur 20, ainsi que le signal sortant de l'amplificateur 24 sont appliqués à un comparateur 26 adapté pour fournir une sortie lorsque la force disponible pour le levage ne correspond pas à une marge de sécurité prédéterminée. Le signal de sortie fourni par le comparateur 26 est adapté pour actionner un dispositif d'alarme visuel- ou optique d'un dispositif d'arrêt du levage (non représenté) qui peut être actionné de façon continue ou intermittente. Dans ce mode de réalisation le dispositif d'alarme comprend une lumière clignotante qui indique des conditions de levage présentant un risque. On notera que bien que l'invention ait été décrite en se référant à un dispositif de levage comportant des aimants permanents, elle s'applique également à un dispositif de levage électro-magnétique rd'un type connu. On notera également que bien que le dispositif sensible à l'inclinaison ait été représenté sous forme d'un pendule couplé à des potentiomètres, on peut également utiliser un pendule adapté pour actionner des contacts pour des déplacements angulaires déterminés de l'armature d'un transformateur différentiel fournissant des signaux. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif de sécurité pour appareil magnétique de levage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens détecteurs sensibles au flux engendré par l'appareil dans le circuit magnétique comportant le corps à soulever, untransducteur sensible à la force de levage engendrée par l'appareil, ainsi qu'un circuit de conversion de signaux adapté pour comparer les signaux provenant du détecteur et du transducteur et fournir une sortie représentative d'une marge de sécurité entre la force de levage et le champ disponible pour le levage. 2 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens détecteurs sont sensibles au flux magnétique total fourni par l'appareil. 3 - Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que le circuit de conversion de signaux fonctionne suivant une relation déterminée entre le champ de levage et la force de levage. 4 - Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sortie du circuit de conversion de signaux actionne un émetteur récepteurou organe analogue lorsque la marge de sécurité calculée se trouve au-dessous d'un niveau déterminé. 5 - t Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie du circuit de conversion de signaux actionne un dispositif de commande adapté pour arrêter le levage lorsque la marge de sécurité descend au-dessous d'un niveau déterminé. 6 - Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de conversion de signaux est sensible à un signal provenant de moyens sensibles à l'attitude de l'appareil de levage magnétique. - 7 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 6, caractéri- sé en ce que les moyens sensibles à l'attitude de l'appareil sont sensibles à une déviation de l'appareil de levage par rapport à la verticale. 8 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens sensibles à l'attitude de l'appareil sont sensibles à la déviation par rapport à la verticale dans deux plans mutuellement perpendicu laires. 9 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens sensibles à l'attitude comprennent un pendule relié à des détecteurs adaptés pour fournir un signal représentatif de la déviation par rapport à la verticale dans des plans mutuellement perpendiculaires. 10 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les détecteurs comprennent des potentiomètres. il - Dispositif de sécurité suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens sensibles à l'attitude de l'appareil comprennent une capsule de liquide agissant sur des transducteurs de pression. 12 - Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens détecteurs de flux comprennent une bobine. 13 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'appareil de levage comprend une pièce polaire mobile pour commander le flux et la bobine est disposée autour de la pièce polaire mobile. 1 4 - Dispositif de sécurité suivant Pune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transducteur sensible à la force de levage comprend une cellule de charge. 15 - Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de conversion de signaux comprend un intégrateur agissant sur le signal fourni par le détecteur de flux. 16 - Dispositif de sécurité suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur combinateur qui reçoit les signaux provenant du transducteur de force et de l'intégrateur. 17 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 al6, caractérisé en ce que l'amplificateur combinateur est sensible également au signal provenant des moyens sensibles à l'attitude de l'appareil. 18 - Dispositif de sécurité suivant Pune quelconque des revendications 6 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur sensible à la sortie de l'intégrateur et de l'amplificateur combinateur, ce comparateur étant agencé de façon à actionner un dispositif d'alarme ret/ou à commander des moyens d'arrêt du levage. 19 - Appareil de levage magnétique caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédent es. 20 - Appareil de levage suivant la revendication 19, carac téné en ce qu'il comprend des aimants permanents à haut pouvoir coercitif. 21 - Appareil de levage suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les aimants permanents sont des aimants à ferrite. 22 - Appareil de levage suivant la revendication 2l,carac- térisé en ce qu'il- comprend deux aimants permanents ayant des pôles analogues espacés, un pôle mobile entre les pôles analogues pour commander le flux de levage, ainsi que des pièces polaires fixes adaptées pour venir -en contact avec le corps à lever et coopérant avec les autres pôles analogues.