Brevet FR2412493A1 — publié le 19790720

L'invention concerne un procédé pour protéger un engin de levage contre les surcharges, en représentant par approximation à l'aide de tensions électriques, des segments de courbe correspondant à la courbe du moment pour les possibilités de charge de l'engin de levage, et qui est reprêsentéeen fonction d'une structure déterminée de l'engin de levage suivant sa flèche1 son angle, sa longueur et la hauteur des crochets ou analogues et constitue une valeur de consigne qui est comparée à une valeur réelle mesurée en fonction de la charge, pour déclencher un signal de surcharge lors de la colncidence entre la valeur de consigne et la valeur réelle. Un tel procédé est décrit dans le brevet allemand 1 810 639 Des procédés analogues sont décrits dans le DOS 1 943 275, dans le brevet UOS 3 631 537 et dans le périodique "Fördern und Hebeng" 19 (1969) N0 6, pages344-3470 Ces moyens connus ont en commun l'inconvénient que pour des engins de levage tels que des grues à flèche télescopique ou à flèche rigide, l'adaptation du dispositif de sécurité et la programmation en fonction des divers états de fonctionnement1 qui se fait à l'aide de poids calibrés nécessitant un temps considé- rable En outre, ces dispositifs connus présentent l'inconvénient grave qu'une courbe de charge ne peut etre copiée que de façon relativement limitée dans le temps, car ces installations connues comportent des potentiomètres de fonctionnement dont les prises sont fixées dans l'espace et on ne peut utiliser dans des conditions économiques qu'un nombre relativement limité de prises Une fonction copiée de cette façon ne peut pratiquement plus être modifiée quant à la distance des prises du potentiomètre fonctionnel et de la hauteur des tensions appliquées aux divers points dans un état de fonctionnement0 sans nécessiter des moyens dispro portionnes Comme toutefois en pratiquez des poids différents des divers éléments de flèche entraînent des modifications de l'état de fonctionnement0 un dispositif connu du type ci-dessus ne convient pas pour etre programmé au préalable pour un engin de levage prédéterminé Dans le cas d'une sécurité de surcharge selon le brevet allemand 1 810 639, on a essayé d'aboutir à une souplesse plus grande en formant la grandeur correspondant à la flèche ou au porteà-faux par la combinaison des signaux de sortie du capteur de longueur et du capteur d'anglet et en associant à chaque étage télescopique un groupe particulier de tensions qui lors du déploiement de la flèche télescopique chaque fois au début d'un nouvel échelon du mouvement télescopique. sont appliquées automatiquement aux prises d'alimentation d'un potentiomètre Les tensions associées à chaque échelon du mouvement télescopique d'une flèche sont appliquées par des contacts de relais aux prises d'un potentiomètre Par de telles prises fixes on ne peut obtenir qu'une approximation relativement grossière de la courbe selon le procédé du polygone Les tensions appliquées de façon fixe sont recueillis sur le curseur du potentiomètre Malgré des moyens considérables sur le plan de l'appareillage. cette tentative d'obtenir une souplesse plus grande présente l'inconvénient sensible qu'un nombre limité de points d"appui et un nombre tout aussi limité de tensions fixes ne permettent de modifier la courbe de charge que de façon relativement grossière et que l'approximation une fois choisie ne peut plus etre adaptée ultérieurement aux modifications des conditions de fonctionnement Le brevet UOS 3 631 537 montre en outre comment créer des tensions appliquées a un potentiomètre de fonction par un amplificateur intégré I1 est ainsi possible de créer des tensions réglables en continu sur les diverses prises du potentiomètre Le réglage en continu de tensions ainsi appliquées ne résout pas le problème que malgré des moyens techniques extremement élevés, le nombre de points d'appui, utilisables, est limité et que la position est fixe En outre, ce montage connu présente l'inconvé- nient qu'une tension réglée par un amplificateur peut être modifiée le cas échéant par le réglage des tensions voisines En neutre, la programmation d'un tel moyen est très longue et très difficile. L'invention a pour but de créer un procédé du type ci-dessus, qui permette d'assurer l'approximation d'une courbe de charge déterminée sur le plan de l'appareillage, de façon quelconque, en utilisant des moyens extrêmement faibles, et en ayant une précision telle qu'elle n'entralne pratiquement aucune perte sensible des possibilités, ni une surcharge sensible de l'engin de levage A cet effet, l'invention concerne un procédé selon lequel le long de toute la courbe du moment, a l'aide d'un générateur de fonctions électronique, on forme la valeur de consigne pour une structure daengin de levage déterminée5 en représentant la zone de la courbe, directement adjacente de part et d'autre de la valeur de consigne fournie par le générateur de fonctions par une forme de courbe qui correspond a une fonction mathématique copiée de façon électronique par les coordonnées des extrémités de la zone du segment de courbe de tension9 et en ce que l'on compare la valeur de consigne recherchée de ce segment de courbe de tension et la valeur réelle correspondante L'un des avantages essentiels de l'invention est que pour des courbes de charge relativement complexes et/ou des courbes de moment, qui présentent des problèmes particuliers par une courbure très prononcée et des discontinuités, on peut travailler avec une précision particulièrement élevée, puisque de telles courbes complexes peuvent etre copiées de façon très exacte Le procédé selon l'invention réside essentiellement dans le choix de la position des points d'appui lors de la copie d'une courbe de chargez position qui est parfaitement libre puisque l'appareillage pour une adaptation particulière des points d'appui à la forme particulière de la courbe de charge n'entre pratiquement pas en ligne de compte pour chaque cas particulier. I1 est de ce fait possible de placer les divers points d'appui en des points de discontinuité, de sorte que par une approximation précise correspondante de la courbe de charge, on utilise toutes les possibilités de charge et on ne crée pas de risque de surcharge. En outre, le procédé selon l'invention offre l'avantage essentiel de pouvoir choisir des points d'appui par semple dans les segments à forte courbe de la courbe de charge, alors que pour un tracé suffisamment droit de la courbe de charge, les points d'appui peuvent êtrè très éloignés Les moyens techniques pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention sont extremement faibles, car ce n'est qu'une section relativement faible de la courbe de charge qui est représentée et la valeur de consigne de ce segment de courbe est comparée à la valeur réelle correspondante I1 en résulte une économie d'appareillage avant tout du fait que pour représenter un tel segment de courbez on utilise toujours le meme appareillage Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on procéde de façon purement électronique0 sans contact, jusqu'à obtenir la grandeur guide de la valeur de consigne, sans former des étapes intermédiaires telles qu'un système asservi avec des potentiomètres ou sans utiliser des sources de tension inductives ou autres sources de tension pour établir une fonction à tension déterminée selon le procédé du polygone et notamment sans élément de commutation mécanique La valeur réelle est déterminée sans aucune influence par un organe de correction puis cette valeur est amplifiée pour etre appliquée comme grandeur de comparaison à une unité centrale Les signaux du générateur de valeur de consigne et les signaux de l'amplificateur de valeur réelle sont alors comparés et toute différence de tension notamment la différence zéro entre la valeur réelle et la valeur de consigne peut etre utilisée comme tension de commande pour un nombre pratiquement quelconque d'étages Chaque étage fournit un signal de commande lorsqu'on dépasse un seuil déterminé L'invention sera décrite dans les dessins, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'une grue mobile en vue de côte. - la figure 2 est un schéma-bloc du circuit d'entrée de la grandeur de mesure - la figure 3 est un schéma-bloc d'un générateur de valeur de consigne - la figure 4 est un graphique montrant la copie de la courbe de charge - la figure 5 est un schéma-bloc de l'ensemble de le installation Selon la figure 12 une superstructure 3 est montée sur un châssis de roulement 1 par l'intermédiaire d'une couronne de rotation 2 L'axe vertical de la couronne 2 porte la référence 4 Dans la superstructure 3 dans des paliers dont l'axe horizontal 5 est décalé par rapport à l'axe de rotation 42 s'appuie la flèche basculant en hauteur Un vérin 6 assure le basculement ; le point d'appui inférieur FP 3 du vérin est articulé au bord avant de la superstructure 3 et le point d'appui supérieur FP 2 est fixé en avant de l'extrémité supérieure de la flèche de base 7 L'axe de la flèche 7 82 9 forme un angle t 1 avec l'horizontale 5 ; l'angle & 1 varie lorsque la course du vérin 6 varie La flèche est å double mouvement télescopique et la dernière partie télescopique présente une fleche pointue 10 Le vérin modifie la longueur de la flèche par les mouvements télescopiques 8, 9 dans sa position, entre une limite supérieure et une limite inférieure, suivant un mouvement continu La superstructure 3 peut pivoter dans la couronne 2, en son centre autour d'un axe de rotation vertical 4, suivant un angle de 3600 Les charges sont portées par un cable 11 passant sur la partie de flèche 9 Les charges au niveau de la flèche 10 sont portées par le câble 12 passant sur cette flèche La flèche 10 peut être fixe ou oscillante par rapport à la flèche principale Dans les deux cas, l'axe de la pointe de la flèche forme un angle égal à Le bloc 13 de la figure 2 représente le signal de longueur L qui varie en fonction de la longueur de porteaà-faux 1V de la flèche ; le signal L est appliqué à un amplificateur additionneur 14.Dans cet amplificateur0 le signal de longueur, variable est additionné à une longueur constante, par exemple au signal de la longueur de la flèche de base lkl (figure 1) qui est fourni par le bloc du générateur de constante 23 a à la sortie de l'amplificateur 14, on recueille le signal total Lges qui correspond à la longueur totale de la flèche lkl + 1v + 1k2 (figure 1) Pour l'utilisation du signal de longueur LgeS, par exemple pour copier le signal de rayon Rges suivant la relation R=(lkl + lv) x six 6 e il faut déterminer le signal angulaire W. Le circuit modulaire (bloc 19) de la valeur de mesure d'entrée contient un multiplicateur qui reçoit le signal angulaire (bloc 15) pour etre combiné au signal de longueur et éviter une adaptation défavorable et/ou une action par un amplificateur séparateur 16. Le bloc 17 détermine le signal angulaire Wl Un amplificateur séparateur 18 applique ce signal également à un multiplicateur 20 et de la meme manière que le signal de rayon suivant la relation de la hauteur de crochet H= (lkl + lv) x cos Les signaux Rges et H (figure 2) sont appliqués aux blocs 21, 22 qui additionnent les signaux Le signal R est diminué ges de la partie négative de rayon référencée R N à la figure l et à la sortie du bloc 21 on obtient le signal R, dépendant du rayon et qui est nécessaire pour obtenir la grandeur guide Au signal H, on ajoute la fraction correspondant à la hauteur positive du crochet référencée Hp à la figure 1 ;; a la-sortie du bloc 22, on dispose le signal Hges, en fonction de la hauteur du crochet qui est nécessaire pour obtenir la grandeur guide Tous les signaux sont séparés sélectivement par des amplificateurs et peuvent etre commandés directement ou par le bloc 24, par l'unité d'adaptation 24.1 dans l'unité d'affichage de signaux 26 pour apparaître optiquement La figure 3 représente la copie mathématique de la courbe ae charge Dans le bloc 28 se trouve un programme sur lequel on régle en fonction de la courbe de charge0 les tensions nécessaires pour les coordonnées x et y et par le circuit de commande 24, on agit sur les additionneurs 30, 31. 32 du générateur de valeur de consigne pour former les différences x - xn-1, xn - xn-1 et y n ~ Yin 1 A chaque état de fonctionnement de la grue est associé un circuit de programme Le circuit de commande peut commuter par le groupe de commandes le choix des paramètres dans le bloc 2701 pour le signal d'ordre de la grandeur des paramètres de la grue, tels que la longueur, 14 angles le rayon0 la hauteur du crochet etc. Les tensions xy peuvent comprendre les valeurs nécessaires dans le système de coordonnées dans les deux directions x, y pour copier une courbe et la plage de tensions nécessaires, peut etre réduite ou augmenter dans les deux directions (x, y) La tension xn correspond aux variables indépendantes et la tension Yn correspond aux variables dépendantes Les tensions xn peuvent etre associées de façon quelconque à la courbe de charge, suivant la forme de la courbe Les sorties de ces étages commandent le multiplexeur analogique à quatre sorties (dans le circuit de commande 24) qui extrait les tensions xn, xn-1, yn, Yn 1 d'une mémoire xy (bloc 28) Dans ces relations n et n 1 représentent la suite des tensions comptées à partir de la valeur zéro Les tensions différentielles xn - xn-1 et yn - yn-1 appliquées au bloc 33, sont divisées dans celui-ci suivant la relation yn - yn-1 . Le signal m à la sortie du diviseur (bloc 33) xn - xn-1 correspond à la pente d'une droite et est appliqué au multiplicateur (bloc 34). Le multiplicateur forme le signal de tension x - xn-1 du paramètre de la grue par la grandeur guide de consigne, en multipliant par la pente m ; à la sortie du multiplicateur, on obtient une courbe droite dont l'origine a pour coordonnées y=O et x=xn-1. Les droites passant par le point y=O et x-xn 18 qui sont représentées en xn-1 à la figure 4 par les courbes tirets GO1 - G09 ou GOll > G091 doivent etre ramenées à l'origine des courbes à copier, par exemple des courbes K1 ou K2 à la figure 4 et qui sont représentées par les droites G1 - G9 ou GOll - G091 Cela se fait dans un additionneur 35 par addition des grandeurs des des droites GOl - G09 ou GOll - G091 aux droites G1 - G11 de la courbe K1 à copier Les courbes K1 et K2 représentées à la figure 4 sont copiées par 10 segments de polygone a à chaque point est associée une tension dans la direction x et une tension dans la direction y Ces diverses tensions sont fournies par le circuit de programme. Des étages de circuit sont commandés pour fournir uniquement 4 tensions xno xnl et yno yn-1 par un multiplicateur analogique à partir du circuit de programme Ces quatre tensions permettent de former une droite G1 ou G11 du point P1 jusqu'au point P2 ou du point Pîl jusqu'au point P21. Les tensions x2, x21 sont référencées xn, xl, xll sont référencées xn-1 et y2, y21 sont référencées yn y ylR yll sont référencées yn-1.Si la tension x atteint la valeur x2, x21, les deux étages reçoivent de nouveau quatre tensions en fonction du second seuil Ces tensions représentent les points x3, x31, x2, x21 et y3, y3I, y2, y21 et de x3, x31 on obtient x2, x21 ou Xn et de x2, x21 on obtient x1, xll ou xn 1 A l'aide de ces quatre tensions, on peut copier la droite G2 entre les points P2, P3 ou la droite G21 entre les points P21, P31.Aussi longtemps que y2, y21 est supérieur a y1, yll, le coefficient de multiplication m est positif et la droite formée est croissante ; par contre, si y2 ou y21 sont respectivement inférieurs à yl ou y11, le coefficient m est négatif et la droite est descendante Les circuits commandés par les valeurs de seuil peuvent être associés aux tensions des sommets du polygone, de façon quelconque à chaque profil de courbe de charge, par exemple à la courbe Kl ou K2 (figure 4).Dans chaque circuit de programme se trouve en série sur les potentiomètres d'équilibrage de la direction x ou de la direction y, dans le meme circuits un potentiomètre d'équilibrage correspondant au sommet du polygone dans la direction x, dans une plage étroite par exemple de 10 à 1 volts ou dans une plage large par exemple de 10 à 20 volts Dans la direction y, on peut décaler toute la courbe de charge, proportionnellement vers le bas ou vers le haut Dans les deux cas3 on obtient dans la plage de tensions choisies3 toujours tous les points de programme par exemple P1 - P10 ou Pîl - PlOl, et qui peuvent etre décalés en outre de façon quelconque dans cette zone Cette possibilité du décalage indépendant de la courbe dans les deux directions du système de coordonnées permet l'adaptation quelconque de chaque courbe de charge ou de moment aux grandeurs associées à chaque état de fonctionnement, ce qui signifie en meme temps que l'installation permet de programmer pratiquement n'importe quelle courbe Le schéma-bloc de la figure 5 représente l'ensemble fonctionnel d'un dispositif de sécurité électronique. Le bloc 15 fourni un signal angulaire d'une flèche, mesurée par rapport a l'horizontale à un circuit de grandeur d'entrée Ce circuit reçoit tous les paramètres d'une grue (figure 5) tels que le signal de l'angle de rotation ou le signal de la longueur. Dans l'exemple de la figure 5, les signaux L, W, R sont appliqués au circuit de commande 24 et au circuit de valeur de consigne 40. Le circuit de commande 24 détermine les paramètres L, W, R qui doivent suivre la grandeur guide de consigne. Ce signal est appliqué au circuit 40 De la meme manière, le circuit de commande reçoit les signaux programmés du circuit de consigne en provenance de la mémoire xy, 28 Dans le circuit 40e les signaux du circuit 24 et de la mémoire xy sont traités en fonction par exemple des paramètres LB W, R de la grue cela la sortie du circuit 40 fournit le signal-guide de consigne qui est appliqué au circuit de comparaison et de coupure 41. Le bloc 37 reçoit un signal de mesure correspondant à la charge de l'engin de levage du circuit 38 pour etre amplifié ; le signal de consigne est également appliqué au circuit de comparaison et de coupure 41 Le circuit 41 compare- les signaux du générateur 40 et les signaux de l'amplificateur de valeur réelle 38. La tension différentielle entre la valeur de consigne et la valeur réelle peut s'utiliser comme tension de commande des étages de commutation. Chaque étage fournit un signal de commande lorsqu'on dépasse un seuil déterminée ce signal pouvant servir comme signal de coupure de l'engin de levage. Tous les signaux L0 We R ainsi que le signal de différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle et le signal de valeur réelle peuvent etre affichés par des appareils optiques du circuit d'affichage 39. La valeur de consigne peut en outre etre adaptée en continu par un élément de correction de longueur et d'angle (bloc 36) à la forme de la courbe de charge et cela de façon continue. En outre, l'adaptation peut se faire automatiquement ou manuellement suivant des signaux prédéterminés0 avec décalage parallèle et cela à l'aide du circuit 27.2. L'association du circuit de programme aux divers états de fonctionnement de la grue (commutation de la courbe de charge) se fait d'une part par des circuits de commutation automatiques du circuit de commande 24 qui sont commandés-par des valeurs de seuil et d'autre part manuellement également par des circuits du circuit de commande 24 en introduisant des signaux de commutation par un commutateur sélecteur 25.2. R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour protéger un engin de levage contre une surcharge0 la courbe du moment de la charge de l'engin étant approximée par des segments à l'aide de tensions électriques, qui sont représentées en fonction de la structure de l'engin, suivant la flèche, l'angle, la longueur et la hauteur du crochet ou analogue et sont comparées comme valeurs de consigne à des valeurs réelles mesurées en fonction de la charge et en cas de coincidence de la valeur réelle et de la valeur de consigne le circuit engendre un signal de surcharge, procédé caractérisé en ce que le long de la courbe à l'aide d'un seul générateur électronique de fonction qui forme la valeur de consigne recherchée pour une structure déterminée de l'engin0 la zone directement adjacente de la courbe de couple est adaptée par une forme de courbe dans cette e zone & de part et d'autre de la valeur de consigne fournie par le générateur de fonction11 et on représente par une fonction mathé- matique copiée de façon électroniqueS les coordonnées du point d'extrémité de la zone comme segments de courbe de tension. 20) Procédé selon la revendication lo caractérisé en ce que la zone adjacente de la courbe de part et d'autre de la valeur de consigne est copiée par un segment parabole. 30) Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la zone de la courbe, adjacente de part et autre de la valeur de consigne est copiée par un segment hyperbole. 40) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de la courbe de part et d'autre de la valeur de consigne est copiée par un segment de droite. 50) Procédé selon la revendication 4; caractérisé en ce que le segment de droite est copié de façon que les coordonnées (x, Xn ; y0 yn) des extrémites du segment de droite se présentent sous la forme de tensions électriques en utilisant un élément fonctionnel électronique suivant la relation