Brevet FR2426637A1 — publié le 19791221

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Pierre POUTEAU du COMMISSARIAT A L' ENERGIE TOMIQUE et de Monsieur Gérard FOUASSIER de S.E.R.I. a pour objet un appareil de levage muni d'non système de sécurité. De façon plus pré ci se, la présente invention concerne un appareil de levage qui comporte outre l'ensemble principal de levage, un dispositif annexe qui permet de contrôler en permanence le fonctionnement du système principal de levage et d'assurer le blocage de l'organe mobile du système de levage dès que celui-ci fonctionne de façon anormale, ce fonctionnement anormal pouvant résulter soit de la rupture du système de levage, soit de son blocage. On sait que pour assurer la sécurité de la manuten- tion de charge lourde dans l'industrie au moyen de ponts roulants munis de treuils de levage par exemple, on applique lors de la construction de ces appareils des normes prévoyant des coefficients de sécurité élevés et on effectue en cours de service de nombreuses opérations de controle et d'entretien sous 1' autorité d'organismes spécialisés. Tout ceci est l'expression d'une politique poussée de prévention faute de disposer de moyens pratiques et économiques permettant d' assurer la sécurité dans le cas de défaillances du système principal de levage, comme c4 est le cas pour les ascenseurs (dispositif dit STOPPE-CHUTE agissant sur les rails verticaux de guidage de la cabine). La présente invention a précisément pour objet un appareil de levage (vertical, celui d'un pont roulant-par exemple) muni d'un système de sécurité du type "stoppe-chute". Selon l'invention, on associe au mouvement du porte-charge entraîné par le treuil principal le mouvement d'un organe secondaire de levage, dit de sécurité, qui, lorsqu'il comporte un cable, suit constamment le mouvement du porte-charge sans agir sur le mouvement de ce portecharge, cette condition étant assurée en pilotant le mouvement de lorgane secondaire à partir de la mesure de la tension du cable de sécurité maintenu à l'intérieur d'une plage de valeurs correspondant a' l'absence d'action sensible de 11 organe secondaire de levage sur le porte-charge.En dehors de cette plage, -les moyens d'entraînement de -l'organe secondaire ou de sécurité -swårretent assurant ainsi l'immobili- sation de la charge. La manoeuvre de la charge reste donc sous la commande exclusive des moyens de levage principaux : treuil principal et câble principal par exemple. L'organe secondaire intervient seulement en cas de défaillance des moyens principaux de levage. En cas de rupture du catble, la descente du porte-charge provoque une augmentation de la tension du cable de sécurité ; ceci entrain l'arrêt des moyens d'entraînement de l'organe secondaire, par exemple du moteur du treuil secondaire, Celui-ci est évidemment équipé d'un moteur irréversible associé à un câble de résistance suffisante pour retenir le porte-charge ; le treuil secondaire joue le roule de stoppe-chute Par ailleurs, un tel dispositif apporte l'avantage supplémentaire d'une possibilité de protection du moteur principal de levage en cas de blocage mécanique du portecharge provoquant la variation de l'effort appliqué à l'or- gane de levage secondaire, par exemple la tension du cable de sécurité, Il suffit pour cela de prévoir que l'arrêt du moteur secondaire entrains l'arrêt du moteur principal. Dans le cas de rupture du cable, cet arret du moteur principal évite l'enroulement ou le déroulement intempestif du râble principal. Pour obtenir tous ces résultats, l'appareil de levage muni d'non système de sécurité selon l'invention et qui comporte un chariot, un organe de préhension de charge et des moyens principaux de levage de l'organe de préhension solidaire du chariot, se caractérise en ce qu'il comprend des moyens de levage secondaires solidaires d'une part de l'organe de préhension et, d'autre part, d'un organe d'entraînement secondaire à vitesse oommandable et muni d'un frein, des moyens pour-mesurer l'effort appliqué par la charge aux moyens de levage secondaires , des moyens pour comparer cet effort à un seuil maximal et un seuil minimal disposés autour d'une valeur moyenne définissant une plage dans laquelle aucune action sensible n'est exercée par la charge sur lesdits moyens de levage secondaires, des moyens d'asservissement pour régler la vitesse des moyens d'entraînement secondaires pour que l'effort mesuré lorsqu'il est dans la zone comprise entre les deux seuils soit ramené à sa valeur moyenne et pour commander les moyens de freinage de l'organe d'entrainement secondaire si ladite mesure devient supérieure au seuil maximal. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un mode simplifié de réalisation de l'appareil de levage dans lequel les moyens principaux de levage sont oonstitués par un système à vérins, et - sur la figure 2, une vue en perspective plus détaillée d'un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un mode simplifié de réalisation de l'appareil de levage afin de mieux faire comprendre le fonctionnement et la structure du système de sécurité. Dans Q mode de réalisation, on trouve un chariot A qui peut se déplacer sur les voies de roulement d'un pont roulant de type classique. Sur ce chariot A est fixé un ensemble de levage principal B qui, dans ce mode de réalisation, est constitué par un vérin hydraulique dont le corps B1 est solidaire du chariot et dont la tige B2 est solidaire d'un organe de préhension C qui est constitué par un simple crochet. Les moyens principaux de levage B sont actionnés par exemple par une source de fluide sous pression non représentée sur la figure. On va maintenant décrire un mode de réalisation simplifié du système de sécurité. Le système de sécurité D comprend des moyens de levage de sécurité constitués par le câble D1 qui passe sur la poulie de renvoi D2 solidaire de l'organe de préhension C. Une des extrémités du câble D est fixée sur le moteur E1 d'entrainement du cabale alors que l'autre extrémité du câble D1 est fixée à un dispositif F de détection de l'effort appliqué au câble secondaire D1. Le moteur E1 est associé à un système de freins E2 et ce moteur E1 peut être commandé en vitesse. Le système de détection F des efforts appliqués au cable D1 est essentiellement constitué dans ce mode de réalisation simplifié par un ressort F1 dont une des extrémités est fixée sur le chariot A et dont l'autre extrémité est fixée à la deuxième extrémité du câble B1. L'extrémité du ressort F1 est associée à un index F2 qui se déplace sous l'effet des contractions et élongations dii ressort F1 devant un repère d'effort maximum F3 et d'effort minimum F4~ L'indication fournie par le détecteur F est appliquée à -l'entrée d'un circuit d'asservissement G qui commande le fonctionnement du moteur E1 et de son frein E2. Le fonctionnement du dispositif est le suivant - en fonctionnement normal, le moteur E1 est commandé de telle façon que le cible Dl produise ie-meme déplacement de l'organe de préhension C que l'organe principal de levage B. Le système de détection F permet de vérifier la ooïncidence des déplacements.Si le câble D1 n'est plus tendu, l'index tend à se rapprocher du repère F4 Le signal électrique alors élaboré est introduit dans le circuit diasservissement G et provoque un accroissement de la vitesse du moteur E1 Au contraire, si l'effort appliqué au cabale B1 en fonctionnement normal devient trop important, c'est-à-dire que l'index F2 se rapproche du repère F3, 11 asservissement provoque une accélération du moteur E1 En d'autres termes, ce premier ensemble d'asservissement assure aucune tension limitée existe en permanence dans le cible D1.En cas de rupture de l'organe principal de levage B, 11 index mobile F2 descend en-dessous du repère F3 très rapidement et le premier système d'asservissement ne peut bien entendu le compenser. Alors, le système d'asser vissement G reçoit un signal qui provoque l'excitation dii frein E2 assurant le blocage du moteur E1. On comprend qu' alors la charge suspendue à 1' organe de préhension C est entièrement prise en charge par les moyens de levage de sécurité D.Bien entendu, le câble D1 est calculé de telle façon qu'il puisse supporter cette charge Selon m mode perfectionné de réalisation de l'i;nven- tion, l'organe d' entrainement des moyens principaux de levage peut également entre arrêté, lorsqu'un signal d'arrêt est appliqué au frein E2, On comprend que, dans ce cas, cela permet d'arreter le fonctionnement des moyens principaux de levage en cas de blocage de ceux-ci. On va maintenant décrire un mode de réalisation plus détaillé que l'appareil de levage muni de son système de sécurité. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on retrouve le chariot A et l'ensemble de préhension C constitué par le porte-charge 2 et le grappin de préhension 4 monté sur le porte-charge. L'appareil principal de levage est constitué par un moteur frein 6 solidaire du chariot A qui, associé à un réducteur irréversible 8, entrasse le tambour 10 à deux pistes. Sur Q tambour sont fixées et s' enroulent les deux extrémités du câble 12 du treuil principal. Ce cible passe sur une poulie 14 solidaire du chariot A et une poulie 16 solidaire du porte-charge 2. Cet ensemble constitue un moufle.Il faut toutefois noter que pour diminuer la déflexion du câble 12 sur le tambour moteur 10, ce'cble passe å mi-lon- gueur sur une poulie d'équilibrage 18 solidaire du chariot A. La commande du moteur frein 6 permet d'obtenir de façon classique la montée et la descente du porte-charge 2 et de son grappin de préhension 4. L'ensemble de levage de sécurité D est constitué par le câble 22. Ce cable est commandé par le moteur à courant continu 24 associé au réducteur irréversible 26 entrarnant deux tarribours moteur 28 et 30 sur lesquels s'enroulent les extrémités du cule de sécurité 22. Ces tambours 28 et 30 ont bien sur le meme diamètre. Le dispositif F de mesure de l'effort appliqué au c ble 22 de sécurité comporte tout d'abord deux poulies de renvoi 32 et 34 solidaires du chariot A. Le câble 22 passe, d'une part, sur les poulies 36, 36' solidaires du porte-charge et, d'autre part1 sur les poulies 38, 38' solidaires du chariot A, constituant ainsi deux moufles. La partie centrale du câble 22 passe sur les poulies de renvoi 32 et 34.L'organe de contrôle de la tension du cule 22 consiste essentiellement, dons ce mode de réalisation, -en une poulie 40 qui est fixée à l'extrémité de la tige 42 du vérin hydraulique 44. La poulie 40 est disposée à mi-chemin des poulies de renvoi 32 et 34 et la tige 42 agit perpendiculairement à la portion de cabale comprise entre les poulies 32 et 34. Ainsi, -la poulie 40 reste en contact en permanence avec le meme point du cabale 22.On comprend que, selon la tension appliquée accable 22, la poulie 40 se déplace vers la droite ou vers la gauche, constituant ainsi un détecteur d'èffort. Les déplacements de la poulie sont com- muniqués à un potentiomètre rotatif 46 par l'itermédiaire du bras 48. Dans ce mode de réalisation, le vérin 44 constitue un appareil de tarage et de détection de la tension du cable 22 A cEtte fin, on détermine au montage une position de réfé- rence de la poulie 40 et une tension de référence du cabale de sécurité et, par conséquent, une pression de référence dans le vérin 44.La tension de référence ducale 22 est choisie de manière à ne pas exercer sur le porte-charge à vide un effort supérieur au poids du porte-charge. Cette tension de référence, maintenue au cours du fonctionnement normal comme cela sera expliqué ulterieurement, fait que le treuil de sécurité ne participe pas au déplacement de la charge en fonc tionnement normal, déplacement qui reste sous la cornrrtande exclusive du treuil principal. La vitesse du moteur 24 du treuil de sécurité est asservie en vitesse à celle du moteur du treuil principal au moyen d'une dynamo tachymétrique 48. En position de référence, les moteurs - du treuil principal et du treuil de sécurité enroulent leur câble respectif à la meme vitesse linéaire. De ce fait, la poulie 42 reste immobile puisqu'aucun effort ntest appliqué au cable 22. Tout déplacement de la poulie 40 et donc du potentiomètre 46 par rapport à sa position de référence induit une différence de potentiel positive ou négative qui est traitée par un ensemble d'asservissement non représenté, de manière à accélérer ou ralentir la vitesse du moteur 24 du treuil de sécurité, Ce réglage intervient à l'intérieur d2une plage limitée définie par un seuil maximum et un seuil minimal autour de la position de référence de fonctionnement normal. Dès que le détecteur F détecte une position qui sort de cette plage de référence, le capteur coupe l'alimentation du moteur 24 et de préférence également du moteur 6 par lin- termédiaire du circuit d'asservissement G.Du fait de la présence du réducteur irréversible 26 qui se comporte alors comme un frein, le porte-charge 2 est suspendu au cable de sécurité 22 et ne peut donc plus bouger. Ce dispositif de sécurité permet d'assurer la sécurité en cas de rupture du câble principal 12 et permet également d' éviter la surchauffe du moteur principal 6 en cas de blocage mécanique du treuil principal. La résistance propre du câble de sécurité 22 doit lui permettre de supporter l'ensemble de la charge'en cas de rupture du câble principal 12 augmentée de l'énergie dynamique à absorber, c'est-à-dire que cette résistance est conditionnée de par la charge maximale d'une part, et par la hauteur de chute d'autre part, hauteur de chute qui est définie par le délai de réponse du système de détection asservissement-moteur. Il en va de même pour le calcul du réducteur irréversible 26 du treuil de sécurité. Dans la description précédente, l'ensemble de levage de sécurité est constitué par un cable entraîné par un moteur, I1 va de soi qu 'on pourrait remplacer ce système à câble par tout système de levage de sécurité adéquat permettant également d'assurer le levage et de détecter les efforts qui lui sont appliqués afin de commander, comme cela a été indiqué, l'organe d'entratnement de ce système de levage de sécurité. REVENDICATIONS 1. Appareil de levage muni d'un système de sécurité comportant un chariot, un organe de préhension de la charge, des moyens principaux de levage de l'organe de préhension solidaires du chariot, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de levage secondaires solidaires fL'une part de l'organe de préhension et d'autre part, d'un organe d'entral nement secondaire à vitesse commandable muni d'un frein, des moyens pour mesurer l'effort appliqué par la charge aux moyens de levage secondaires, des moyens pour comparer cet effort à un seuil maximum et à un seuil minimum disposés autour d'une valeur moyenne définissant une plage dans laquelle aucune action sensible n' est exercée par la charge sur lesdits moyens de levage secondaires, des moyens d'asservissement pour régler la vitesse des moyens d1entrainement secondaires pour que 1' effort mesuré, lorsqu'il est dans la zone comprise entre les deux seuils soit ramené à sa valeur moyenne et pour commander le freinage de l'organe secondaire d'entrainement si ladite mesure devient supérieure au seuil maximal. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de levage secondaires consistent en au moins une poulie de renvoi montée sur l'organe de préhension et en un cable passant sur ladite poulie, en ce que ledit organe d'entrainement secondaire muni d'un frein consiste en un tambour d'enroulement dudit câble actionné par un moteur électrique secondaire par l'intermédiaire d'rem réducteur irréversible. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de l'effort consistent en un palpeur appliqué. sur ledit câble par un vérin à l'extrémité de la tige duquel il est fixé et en un capteur de déplacement apte à convertir en un signal électrique le déplacement de la tige dudit vérin sous l'effet de la charge appliquée audit câble. 4. Appareil selon I1 une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens principaux de levage consistent en un cabre passant sur au moins une poulie de renvoi montée sur l'organe de préhension et sur un tambour d'entral- nement du câble, actionné par un moteur principal associé à un réducteur irréversible et en Q que lesdits moyens d'asservissement freinent le moteur principal en même temps qu'ils freinent le moteur électrique secondaire.