Brevet FR2407163A1 — publié le 19790525

La présente invention concerne un perfectionnement aux cadres de préhension d'objets lourds et/ou encombrants et plus particulièrement de conteneurs. De tels cadres de prehension, parfois appeles "spreaders", sont constitues par un ensemble rigide, généralement rectangulaire, destiné à saisir le conteneur par le dessus pourle déplacer au moyen d'un engin de levage, tel qu'un portique ou une grue par exemple. Un conteneur normalisé présente sur sa face supérieure quatre boites à alvéoles oblongues disposes chacune à un angle. L'opération de préhension consiste à poser le cadre sur le conteneur et à l'accoupler à celui-ci à l'aide de "verrous" placés à chaque angle du cadre, en faisant pivoter ces verrous d'un quart de tour après les avoir engages, au moment de la pose sur le conteneur, dans I'alveole correspondante de chacune des quatre boites. Un cycle complet de manutention consiste donc à poser le cadre sur le conteneur de manière à engager les quatre verrous dans les alvéoles correspondantes, à faire tourner les verrous d'un quart de tour, à lever l'ensemble cadreconteneur, à exécuter le mouvement de grue ou portique pour amener cet ensemble à l'endroit désiré, à poser ltensemble, puis à faire tourner les quatre verrous d'un quart de tour en sens inverse pour libérer le cadre en le désaccouplant du conteneur, enfin à remonter le cadre. Lorsque la manutention est effectuée à laide d'une grue ou d'un portique, le cadre est suspendu au crochet de la grue ou du portique, et le problème consiste à alimenter en énergie le dispositif permettant de faire tourner les verrous. Les dispositifs connus actuellement utilisent dans ce but une source énergie, électrique ou hydraulique en général, provenant de ltengin de levage lui-même, ce qui pose des problèmes d'utilisation du cadre sur d'autres machines. Ltinvention permet de rendre le cadre autonome en énergie, ce dernier ntétant alors plus lié à 11 appareil de manutention et pouvant par suite être aisément transféré de l'un à l'autre. L'invention s'applique donc à un cadre de préhension d'objets lourds etlou encombrants munis de pièces de pfehension, destiné à être suppendu à un appareil moteur de levage, le cadre comportant des organes de levage et des bras de préhension munis à leurs extremités de verrous adaptés aux pièces de préhension des objets, avec des moteurs de manoeuvre des verrous. Selon l'invention le cadre comporte un dispositif de récupération d'une partie de énergie mise en oeuvre lors du levage du cadre, un dispositif pour l'accumulation de l'énergie récupérée, et des moyens pour alimenter les moteurs de manoeuvre des verrous avec au moins une partie de cette énergie accumulée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, et de deux variantes d'exécution de celuici, en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente schématiquement un ensemble de manutention classique pour conteneurs. - La figure 2 est une vue schématique de coté d'un dispositif de mise en oeuvre de l'invention. La figure 3 est une vue de dessus du dispositif de la figure 2. - La figure 4 donne schématiquement le circuit de commande électrohydraulique du dispositif des figures 2 et 3. - La figure 5 représente schématiquement un des verrous du dispositif des figures 2 à 4. - La figure 6 représente schématiquement une variante de réalisation du dispositif permettant ltaccumulation d'énergie. - La figure 7 représente schématiquement une autre possibilité de réalisation du dispositif d'accumulation énergie. Sur la figure t, on reconnait un ensemble de manutention utilisant une grue mobile i comportant, de manière connue en soi, une plateforme 2 mobile sur roues et supportant la cabine de conduite 3 et la tourelle 4, une flèche 5, un vérin de volée 6, un treuil 7 et un mouflage 8. A l'extrémité inférieure du mouflage est suspendu un cadre de préhension, ou "spreader" 9 constitué par un ensemble rigide rectangulaire à quatre bras, à l'extrémité desquels sont placés des verrous 10 destinés à stengager dans des boites correspondantes 11 placées à chaque angle de la surface supérieure du conteneur 12 à déplacer. On décrira maintenant, en référence aux figures 2 à 5, un exemple préférentiel de réalisation du cadre à alimentation autonome selon l'invention. Sur les figures 2, 3 et 4, la référence 13 désigne la partie inférieure du mouflage équipant l'engin de manutention, et la référence 14 l'ensemble des poulies inférieures du mouflage. L' axe 15 des poulies 14 supporte également un bras 16 articulé autour d'un axe fixe 17. Le bras 16 est lui-même muni d'un axe 18 portant la tige 19 du piston 20 équipant un cylindre hydraulique 21 aspirant et refoulant, destiné à alimenter le dispositif d'accumulation d'énergie selon l'invention. La chambre du cylindre 21 est reliée, d'une part à un réservoir d'huile 23 par un circuit d'aspiration avec une première valve anti-retour 22, et d'autre part à un accumulateur oléo-pneumatique 25 par un circuit de refoulement avec une seconde valve anti-retour 24. Le cadre comporte quatre bras rigides 26 à l'extrémité desquels sont placés des "verrous" 27 de section rectangulaire, et pouvant chacun tourner d'un quart de tour autour d'un axe 28, grace à une connnande hydraulique déclenchée par une électrovalve 29 dont le fil électrique de commande 30 est relié à une batterie électrique d'accumulateurs 34 de faible capacité ; une puissance électrique de quelques watts est suffisante pour manoeuvrer ltélectrovalve 29. Sur la figure 2, les verrous 27 sont figurés simplement engagés, mais non verrouillés, dans les boites à alvéoles 37 d'un conteneur 38. Sur la figure 4, qui donne le schéma électro-hydraulique de commande du dispositif des figures 2 et 3, on reconnait le réservoir d'huile 23, l'accu- mulateur oléo-pneumatique 25, le cylindre de récupération d'énergie 21 muni de son piston 20 et de sa tige i9, actionnée par le bras 16 lorsque l'on monte ou descend le mouflage. Lorsque l'on soulève le cadre, soit seul, soit verrouillé à un conteneur, le mouvement ascendant du mouflage 13 fait remonter le piston 20 dans le cylindre 21, refoulant ainsi l'huile vers ltaccumulateur 25, la valve anti-retour 22 empêchant lthuile d'être refoulée vers le réservoir. De même, lorsque l'on pose le cadre, seul ou chargé, le mouflage 13 descend, repoussant le piston 20 vers le bas, de sorte que de l'huile est aspirée du réservoir 23, la valve 24 isolant alors l'accumulateur 25 qui reste en pression. Bien entendu des butées, non représentées sur les dessins, limitent la course ascendante ou descendante du bras 16 et du piston 20 par rapport à l'ossa- ture du cadre. Ainsi lorsque par exemple on soulève le cadre, chargé ou non, par le mouflage 13, dans une première phase seul le bras 16 est entrainé, et dans son mouvement relatif par rapport au cadre il "gonfle" l'accumulateur 25 ; puis dans une deuxième phase le bras vient en butée et l'effort de levage est directement appliqué à l'ossature du cadre pour soulever le cadre seul ou l'ensemble cadreconteneur.En pratique le volume d'huile emmagasiné à la pression de tarage de l'accumulateur oléopneumatique 25 à chaque manoeuvre de soulèvement correspond à plusieurs fois le volume des vérins hydrauliques de commande de rotation des vérrous, afin de permettre si nécessaire plusieurs manoeuvres des verrous avant de vider- l'accumulateur. On a figuré sur la figure 4 l'électrovalve 29 de commande hydraulique des verrous 27 en position repos. Dans cette position, aucune pression hydraulique n'est appliquée sur les corps 31 de commande de rotation des verrous 27, de sorte que ceux-ci sont rappelés en leur position de repos par les ressorts de rappel 32 équipant les corps 31, dont le fonctionnement sera expliqué en détail ci-après. L'électroaimant 33 de l'électrovalve 29 est alimenté à partir d'une batterie d'accumulateurs 34 par un interrupteur 35 à deux positions. En position de repos, le circuit hydraulique 36 des corps de commande de rotation 31 est directement reliée au retour au réservoir 23. Lorsque l'on désire faire tourner les verrous 27 d'un quart de tour, on bascule l'interrupteur 35, qui alimente l'électroaimant 33 et place l'électro- valve 29 en position "travail" indiquée schématiquement sur la moitié gauche de celle-ci. L'alimentation 36 est alors déconnectée du réservoir 23 et reliée à l'accumulateur 25, ce qui met les corps 31 sous pression hydraulique, et fait tourner les verrous 27. La figure 5 représente schématiquement le dispositif de commande hydrau Ique de rotation de chacun des verrous 27. Le verrou est représenté sur ce schéma en position verrouillée. L'axe de rotation 28 du verrou 27 est maintenu dans le corps 31 par deux butées à billes 39 et 40. Seul son déplacement en rotation est possible, les butées stopposant à un déplacement vertical. Le corps supérieur de l'axe 28 est creux et sa partie interne, pourvue d'une rainure hélicoIdale 46,re- re coit le piston 42 également pourvu d'une rainure hélicoidale 43 de mêmes caractéristiques que la rainure 46, et placée en face de celle-ci, de manière à définir une hélice remplie de billes métalliques adjacentes les unes aux autres et coulissant dans l'espace formé par les rainures 43 et 46. Par ailleurs, le piston 42 est muni de deux rainures verticales 45 diame- tralement opposées, dans lesquelles s'engagent deux ergots 44 solidaires du corps extérieur 31. Le piston 42 peut ainsi se déplacer en translation verticale, mais ne peut pas tourner, contrairement à l'axe 28 du verrou 27. En position de repos, la conduite 36 reliée au réservoir n'est pas sous pression, de sorte que le ressort de rappel 32 repousse le piston 42 vers le haut de la chambre 41. Le verrou rectangulaire 27 est alors en position représentée en traits mixtes sur la figure 2, à 900 par rapport à la position représentée en traits pleins sur cette figure. Il peut alors passer librement dans l'alvéole oblongue 47 située à la partie supérieure de la boite 37 équipant le conteneur 38. Lorsqu'au contraire on actionne l'électrovalve, de l'huile sous pression passe de l'accumulateur 25 à la chambre 41, par la conduite 36'. Le piston 42 est repoussé vers le bas sans tourner, ce qui, par le jeu des rainures hélicordales à billes, fait tourner le verrou 27 d'un quart de tour, et le verrouille dans la boite 37 car il ne peut plus passer dans l'alvéole 47. Sur la figure 6, on a représenté schématiquement une variante du dispositif. Ici le cylindre hydraulique 48 de récupération d'énergie est manoeuvré par ltécartement et le rapprochement des bras supérieurs 49, 50 d'un cadre articulé, lorsque l'on pose et soulève celui-ci. Ici encore une butée limitera la course dtécartement des bras et la course du piston du cylindre 48. Sur la figure 7 on a représenté schématiquement une autre variante dans laquelle l'énergie hydraulique est emmagasinée par rotation d'une pompe hydraulique 51 accouplée, par l'intermédiaire d'un multiplicateur épicycloidal 52 à l'arbre de rotation 53 des poulies motrices 54 équipant le mouflage de levage 55. Dans les exemples décrits ci-dessus, il s'agit toujours de récupérer, d'emmagasiner et restituer de l'énergie hydraulique. Il est bien évident qutil est possible, pour mettre en oeuvre l'invention, d'emmagasiner d'autres sortes d'énergie : énergie pneumatique par exemple en remplacent les cylindres de compression hydraulique par des cylindres de compression pneumatique, ou bien encore énergie électrique en remplaçant la pompe hydraulique 51 du dispositif de la figure 7 par une génératrice débitant sur une batterie d'accumulateurs. Par ailleurs, on a décrit ci-dessus un dispositif électrique de télécommande du système provoquant la rotation des verrous ; il est bien évident que d'autres dispositifs de télécommande (radioélectrique, optique, ultrasonique) pourraient aussi bien être utilisés dans ce but. REBEEDICATIONS 1,- Cadre de préhension d'objets lourds et/ou encombrants munis de pièces de préhension, destiné à etre suspendu à un appareil moteur de levage, le cadre comportant des organes de levage et des bras de préhension munis à leurs extrémités de verrous adaptés aux pièces de préhension des objets, avec des mo- teurs de manoeuvre des verrous, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif 21 48, 51 de récupération d'une partie de l'énergie mise en oeuvre lors du levage du cadre, un dispositif 25 d'accumulation de l'énergie récupérée, et des moyens 29, 31 pour alimenter les moteurs de manoeuvre des verrous avec au moins une partie de cette énergie accumulée. 2.- Cadre de préhension selon revendication 1 dans lequel les moteurs de manoeuvre des verrous sont des moteurs hydrauliques, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comporte > accouplé au dispositif de levage 13, 14, un bras mobile 16 articulé sur un axe fixe 17 et sur la tige de piston d'un cylindre hydraulique aspirant et refoulant 211 et en ce que le dispositif d'accumulation d'énergie comporte un réservoir 23 et un accumulateur oléopneumatique 25 reliés chacun au cylindre hydraulique par une valve antiretour 22, 24, et en ce qu'il comporte des moyens pour alimenter les moteurs hydrauliques 31 de verrous à partir de l'accumulateúr oléopneumatique 25. 3.- Cadre de préhension selon revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour alimenter les moteurs de verrous sont constitués par une électro valve 29 télécommandée reliant en position de travail les moteurs 31 directement et uniquement à l'accumulateur 25, et en position de repos, isolant l'accumulateur 25 et reliant les moteurs 31 au réservoir 23. 4.- Cadre de préhension selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des moteurs de verrous 31 comporte un piston 42 mobile uniquement en translation sous l'action de la pression hydraulique, et un axe de verrou 28 mobile uniquement en rotation, le piston 42 et l'axe 28 étant liés l'un à l'autre par une hélice à billes 43, 46. 5. Cadre de préhension selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des bras supérieurs articulés 49, 50, entre lesquels est placé un cylindre hydraulique aspirant et refoulant 48 relié au dispositif d'accumulation d'énergie. 6.- Cadre de préhension selon revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie comporte une pompe hydraulique 51 accouplée aux poulies motrices 54 du mouflage de levage 55. 7.- Cadre de préhension selon revendication 1 dans lequel les moteurs de manoeuvre des verrous sont des moteurs électriques, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie est constitué par un générateur d'énergie électrique accouplé aux poulies motrices du mouflage de levage et débitant sur une batterie d'accumulateurs électriques. 8.- Procédé de préhension d'objets lourds et/ou encombrants munis de pièces de préhension, en utilisant un appareil de levage ququel est suspendu un cadre de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que - on soulève au moins une fois le cadre à vide pour récupérer une partie de l'énergie de levage et l'accumuler dans l'accumulateur, - puis on pose le cadre sur l'objet de telle sorte que les verrous, en position de repos, s'adaptent aux pièces de préhension, - puis on utilise énergie accumulée dans l'accumulateur pour manoeuvrer les verrous et les amener en position de verrouillage sur les pièces de préhension.