Brevet FR2445291A1 — publié le 19800725

La présente invention concerne un système de suspension d'un fardeau par un faisceau de câbles fixés en des points distincts du fardeau, notamment pour grues à flèche. On sait que, lors de la manutention des fardeaux par engins de levage, ces fardeaux peuvent amorcer un mouvement de rotation sous l'effet du vent et de leur propre inertie. Ce mouvement n'est contrarié que par la réaction de torsion du faisceau de câbles, qui est généralement faible, et qui conduit de toute façon à un mouvement oscillatoire. En dehors de cette éventualité, il est souvent nécessaire que les fardeaux soient déposés suivant un alignement précis et prédéterminé, ce qui est, par exemple, le cas des conteneurs normalisés. On doit donc rétablir ltorientation du fardeau, ce qui exige la présence d'une main d'oeuvre nombreuse. On a cherché à pallier ces inconvénients en disposant un organe moteur entre l'extrémité des câbles et le dispositif d'accrochage du fardeau, pour corriger, par télécommande, l'orientation du fardeau. Mais un tel organe exerce un couple de réaction sur le faisceau de câbles qui tend à provoquer sa torsion, de sorte que le problème n'est pas résolu pour autant. La présente invention vise à réaliser un système de suspension de stabilité améliorée, palliant en particulier les réactions de torsion du faisceau de câbles. Suivant l'invention, le système de suspension dtun fardeau par un faisceau de câbles fixés en des points distincts du fardeau, notamment pour grue à flèche, ce faisceau présentant un axe de symétrie vertical, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour comparer entre eux les angles formés par des câbles considérés par paires avec un plan de référence lié au fardeau, ces deux angles étant égaux dans la position normale du fardeau, et des moyens de commande automatique sensibles à un signal de différence émis par les moyens de comparaison pour maintenir égaux les angles comparés. Le triangle formé par chaque paire de câble dont on compare les angles est rendu indéformable. Il en résulte que la pyramide (ou plus généralement le polyèdre) dont les câbles du faisceau constituent les arêtes est rendu indéformable, de sorte que le faisceau ne peut subir de torsion même si des couples de réaction ou autres s'exercent sur lui. Suivant une réalisation préférée de l'invention, les moyens de commande automatique comprennent des moyens pour exercer une traction différentielle sur les câbles d'une même paire dont on compare les angles. Cette traction différentielle tend, en modifiant convenablement les longueurs respectives des câbles en cause, à rétablir l'égalité de leurs inclinaisons sur le plan de référence. Dans le cas particulier où le faisceau de câbles comprend quatre câbles dont l'ensemble présente un plan de symétrie, l'invention prévoit d'appliquer les moyens de comparaison à deux câbles situés d'un même côté du plan de symétrie du faisceau. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, applicable à la suspension d'un fardeau à une grue à flèche, la flèche porte en tête deux paires de poulies disposées symétriquement, chaque paire de poulies supportant une des paires de câbles précitées. Chaque paire de câbles comparés correspond à une paire de poulies et les câbles de chaque paire forment un triangle isocèle qu'il suffit de maintenir isocèle grâce auxmoyens de l'invention. Dans le cas fréquent où les câbles sont fixés au fardeau par l'intermédiaire d'un cadre rigide, le plan de ce cadre sert de plan de référence et les moyens de compa raison comprennent, pour chaque câble d'au moins l'une des deux paires, un transmetteur auto-synchrone dont le stator est fixé au cadre eut dont le rotor est relié au câble par l'intermédiaire d'un levier. Les transmetteurs relatifs à une même.paire de câbles sont interconnectés de manière que la tension électrique au rotor de l'un d'eux représente la différence des déplacements angulaire des rotors à partir d'une position de référence correspondant à une inclinaison égale des câbles sur le plan de la membrure supérieure du cadre. Le signal de comparaison est appliqué aux moyens de commande qui comprennent, pour chaque paire de câbles, un moteur linéaire sensible à ce signal pour exercer une traction sur l'un des câbles de la paire et pour relâcher simultanément l'autre câble. Suivant une première forme de réalisation de l'in vention, le moteur linéaire comprend deux organes jumelés à déplacement simultané en sens contraire pour déplacer chacun une poulie de renvoi placée sur une boucle de chaque câble de la paire. Cette action opposée sur les poulies de renvoi a pour effet d'allonger le développement de l'un des câbles et de raccourcir celui de l'autre, donc d'exercer sur le triangle isocèle tendant à se déformer une action tendant à s'opposer à cette déformation. Suivant une seconde forme de réalisation de l'in- vention, les câbles d'une même paire passent sur des poulies respectives fixées aux coins du cadre pour être aboutés l'un à l'autre par l'intermédiaire du moteur linéaire, le corps de ce moteur étant fixé au cadre et son organe mobile réunissant les deux câbles. Dans cette réalisation, le périmètre du triangle isocèle est constant par construction, et les moyens de commande tendent à allonger l'un des côtés de la quantité dont l'autre est diminuée, dans le but de s'opposer à la variation relative des angles l'un par rapport à l'autre. Dans les deux formes de réalisation, le moteur linéaire peut comprendre au moins un vérin alimenté par l'intermédiaire d'une vanne asservie sensible au signal émis par le rotor précité. Ce moteur peut également, en variante, comprendre au moins un moteur électrique à deux sens de marche, muni de moyens de commande sensibles au signal émis par le rotor précité pour coopérer avec un système vis-écrou. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue partielle et semischématique en perspective d'une flèche de grue munie d'un système de suspension conforme à l'invention, - la Figure 2 est une vue en plan du fardeau suivant II-II des Figures 1 et 3, - la Figure 3 est une vue en coupe du fardeau suivant III-III des Figures 1 et 2, - la Figure 4 est une vue semi-schématique de profil du système de suspension, - la Figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la Figure 4, - la Figure 6 est un schéma électro-hydraulique des moyens de mesure et de commande du système, - la Figure 7 est une vue schématique de profil de l'ensemble du système, - la Figure 8 est une vue schématique de profil d'une variante de réalisation de l'invention. En référence aux Figures 1 à 3, le système de suspension conforme à l'invention est monté sur une flèche de grue 1. Le système de suspension comprend un faisceau de quatre câbles 2a, 2b et 3a, 3b groupés suivant deux paires correspondant respectivement aux repères 2 et 3. Ces câbles s'enroulent sur des poulies également groupées par paires 4a, 4b et 5a, 5b situées en tête de la flèche 1 pour aller s1 enrouler sur un treuil 6. Les paires de poulies et les paires de câbles correspondantes sont disposées de façon symétrique par rapport au plan de symétrie de la flèche 1. Les extrémités des quatre câbles sont fixées respectivement aux quatre coins 7a, 7b et 8a, 8b d'une membrure supérieure rectangulaire 9 d'un cadre Il dont la membrure inférieure 12 est fixée, par des moyens de fixation amovibles d'un type connu, à un fardeau 13. La membrure inférieure 12 est suspendue à la membrure supérieure 9 par l'intermédiaire d'un dispositif permettant la rotation réciproque de ces membrures l'une par rapport à l'autre autour d'un axe vertical passant par leurs centres de symétrie. Dans l'exemple décrit, ce dispositif, qui ne fait pas par lui-même partie de l'invention, comprend un arbre 14 solidaire de la membrure inférieure 12, porté par un palier 15 solidaire de la membrure supérieure 9 et prenant un appui vertical par l'intermédiaire d'une butée à billes 16 sur la membrure 9. Un moteur électrique 17, fixé sur la membrure 9, attaque l'arbre 14 par l'intermédiaire d'un engrenage 18 pour provoquer la rotation précitée. Une commande à distance non représentée permet la commande de ces rotations par un opérateur placé au sol ou dans la cabine de la grue, de manière d'une part à présenter convenablement la membrure 12 par rapport au fardeau à y accrocher, et d'autre part à orienter convenablement ce fardeau avant de le déposer. En référence aux Figures 4 et 5, les câbles 2a et 2b sont accrochés à la membrure supérieure 9 par des ganses l9a, 19b passées autour de tourillons 21a, 21b, de manière à permettre une variation précise des angles wt1 et , > 2 que font ces câbles avec le plan de la mem- brure 9 considéré comme un plan de référence lié au fardeau 13. Deux leviers 22a et 22b sont fixés respectivement à deux arbres 23a, 23b montés dans des paliers liés à la membrure 9 et voisins des tourillons 21a, 21b. A leur autre extrémité, ces colliers portent des bras 24a, 24b terminés par des colliers 25a, 25b enserrant respectivement les câbles 2a, 2b. il résulte de ce montage que les leviers 22a, 22b font, avec le plan de la membrure 9, les mêmes angles sot 1 et ot2 2 que les câbles 2a et 2b. Dans ce qui suit, on n'envisagera que des variations relativement faibles des angles 0e 1 et > 22, de sorte qu'il n'y a pas d'inconvénient à ce que les bras 24a, 24b soient liés rigidement aux leviers 22a, 22b. On peut cependant prévoir une liaison articulée. Sur l'arbre 23a est clavetée une roue dentée 26a (Figure 5) engrénant avec une autre roue dentée 27a clavetée sur un arbre 28a porté par des paliers solidaires de la membrure 9 et accouplé à l'arbre du rotor d'un transmetteur auto-synchrone 29a. Les déplacements angulaires de ce rotor à partir d'une position de référence constituent donc une image des variations de l'angle 1 que fait le câble 2a avec le plan de la membrure 9. Le câble 2b est muni du même montage que le câble 2a, comprenant notamment un transmetteur auto-synchrone 29b non représenté. Le rotor 31a du transmetteur 29a est alimenté en courant alternatif monophasé à partir d'une ligne 32 et son stator est relié borne à borne avec celui du transmetteur 29b par une liaison triphasée 33. Il résulte de ce montage que, de façon connue en soi, la tension alternative qui apparaît sur le rotor 31b du transmetteur 29b présente une valeur et une phase qui sont l'image de la différence des angles S 1 etoC 2 (fig. 6). Cette tension est appliquée à l'entrée d'un démodulateur 34 dont le signal de sortie, qui représente la différence des angles, est amplifié dans un amplificateur 35 à deux voies dont l'une des sorties est reliée à une servo-valve à quatre voies 36 à ouverture progressive montée sur un circuit hydraulique. Une voie 37 est reliée à une pompe 38 de fluide hydraulique puisant dans un réservoir 39 et une autre voie 41 est reliée directement à ce réservoir. Deux autres voies 42a, 42b sont reliées respectivement aux chambres 43a, 43b opposées à la tige de deux vérins 44a, 44b. Les chambres côté tige 45a, 45b de ces vérins communiquent ensemble par une tuyauterie 46. Le plongeur (non représenté) de la servo-valve 36 est disposé de façon telle qu'en position moyenne correspondant à un signal nul émis par l'amplificateur 35, il interdise toute communication entre les voies. En se déplaçant d'un côté, il relie la voie 37 à la voie 42a et la voie 41 à la voie 42b, de sorte que la chambre 43a se vide dans le réservoir 39, le piston du vérin 44b étant repoussé côté tige par le fluide provenant de la chambre 45a par la tuyauterie 46. En se déplaçant dans l'autre sens, le plongeur fait communiquer d'une part les voies 37 et 42b, et d'autre part les voies 41 et 42a, ce qui intervertit le mouvement des vérins. Les tiges 47a, 47b des vérins 44a, 44b sont reliées chacune à une chape constituée sur des bras respectifs 48a, 48b, chacune de ces chapes portant une poulie de renvoi 49a, 49b sur lesquelles passent respectivement les câbles 2a et 2b. Le corps du vérin est fixé sur la flèche 1 de la grue. Dans un souci de clarté, les vérins et les systèmes de renvoi n'ont pas été représentés sur la Figure 1. La paire de câbles 3a, 3b ne comporte pas d'appareils de mesure et de comparaison des angles formés par ces câbles avec le plan de la membrure 9. Par contre, une deuxième sortie 61 de l'amplificateur double 35 attaque uneservo-valve analogue à la servo-valve 36 pour commander, par l'intermédiaire des deux vérins analogues aux vérins 44a, 44b, des poulies de renvoi sur lesquelles passent les câbles 3a, 3b. Le système ainsi décrit fonctionne de la façon suivante Un fardeau 13 étant suspendu à la grue, on suppose qu'un coup de vent ou une rotation de la flèche 1 tend à donner au fardeau un mouvement de rotation autour de son axe vertical, ou encore qu'on donne au fardeau un mouvement de rotation par le moteur 17, ce qui provoque une réaction en rotation en sens inverse de la membrure supérieure 9. Toutes ces circonstances tendent à imposer un effort de torsion sur le faisceau des quatre câbles de suspension, donc à déformer ce faisceau. En particulier, les triangles isocèles formés par chaque paire de câbles tendent à se déformer et la différence entre les angles wS 1 et oC 2 tend à ne plus être nulle, l'un des câbles de la paire tendant à s'allonger et l'autre à se raccourcir. Par l'action différentielle des vérins, les poulies de renvoi tirent alors sur le câble qui tend à s'allonger et relâchent le câble qui tend à se raccourcir. Cette action tend à rendre aux câbles de la paire leurs longueurs égales primitives et rendre à nouveau égaux les angles 1 eto( 2. Rendant ainsi indéformable le faisceau des câbles on empêche sa torsion et tout se passe comme si la mem brure 9 était suspendue à la tête de la flèche par une pièce rigide. On empêche ainsi toute rotation aléatoire du fardeau et l'on contrôle parfaitement toute rotation commandée, sans avoir recours à l'intervention de personnel. Dans une variante de réalisation (Figure 8), à chaque paire de câbles telle que 2a, 2b est associé un vérin 51 unique à double effet, fixé à la membrure 9. Sa tige unique 52 sort par les deux côtés du corps et ses deux extrémités sont reliées aux extrémités des deux câbles qui se trouvent ainsi aboutés l'un à l'autre par l'intermédiaire de cette tige. Pour revenir vers la tige du vérin, les câbles 2a, 2b passent chacun sur une poulie 53a, 53b située chacune à un coin de la membrure, et servant de moyen d'accrochage de cette membrure aux câbles. Les chambres 54a, 54b du vérin 51, situées de part et d'autre du piston, sont en communication respectivement avec les voies 42a, 42b de la servo-valve 36, de sorte que l'une de ces chambres se vide quand l'autre se remplit, provoquant la tension différentielle nécessaire sur les câbles 2a, 2b. Bien entendu, cette variante utilise les mêmes moyens de mesure et de comparaison des angles que la réalisation décrite plus haut. En outre, la paire des câbles 3a, 3b bénéficie du même appareillage de commande. Il est évident que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits, mais est susceptible de nombreuses variantes d'exécution, tant dans la disposition générale des organes de mesure et de commande, comme le montrent les deux variantes décrites, que dans la réalisation même de ces organes. Ainsi, les vérins pourraient être remplacés par des moteurs électriques linéaires, ou par des moteurs rotatifs associés à des Systèmes vis-écrou. De mme, les transmetteurs auto-synchrones pourraient être remplaces par tout autre capteur propre à mesurer des angles, tel qu'un potentiomètre. REVENDICATIONS 1. Système de suspension d'un fardeau par un faisceau de câbles fixés en des points distincts du fardeau, notamment pour grue à flèche, ce faisceau présentant un axe de symétrie vertical, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour comparer entre eux les angles formés par au moins deux des câbles avec un plan de référence lié au fardeau, ces deux angles étant égaux dans la position normale du fardeau, et des moyens de commande automatique sensibles à un signal de différence émis par les moyens de comparaison pour maintenir égaux les angles comparés. 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande automatique comprennent des moyens pour exercer une traction différentielle sur les câbles d'une même paire dont on compare les angles. 3. Système conforme à la revendication 2, comprenant quatre câbles dont l'ensemble présente un plan de symétrie, caractérisé en ce que les moyens de comparaison sont disposés pour s'appliquer à deux câbles situés d'un même côté du plan de symétrie du faisceau. 4. Système conforme à la revendication 3 appliqué à une grue à flèche, caractérisé en ce que la flèche porte en tête deux paires de poulies disposées symétriquement, chaque paire de poulies supportant une des paires de câbles précitées. 5. Système conforme à la revendication 4, dans lequel les câbles sont fixés au fardeau par l'intermédiaire d'un cadre rigide, caractérisé en ce que les moyens de comparaison comprennent, pour chaque câble d'au moins l'une des deux paires, un transmetteur auto-synchrone dont le stator est fixé au cadre et dont le rotor est relié au câble par l'intermédiaire d'un levier, les transmetteurs relatifs à une même paire de câbles étant interconnectés de manière que la tension électrique au rotor de l'un d'eux représente la différence des déplacements angulaire des rotors à partir d'une position de référence correspondant à une inclinaison égale des câbles sur le plan de la membrure supérieure du cadre. 6. Système conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent, pour chaque paire de câbles, un moteur linéaire sensible au signal de comparaison émis pår le rotor précité pour exercer une traction sur l'un des câbles de la paire et pour relâcher simultanément l'autre câble. 7. Système conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur linéaire comprend deux organes jumelés à déplacement simultané en sens contraire pour déplacer chacun une poulie de renvoi placée sur une boucle de chaque câble de la paire. 8. Système conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les câbles d'une même paire passent sur des poulies respectives fixées aux coins du cadre pour être aboutés l'un à l'autre par l'intermédiaire du moteur linéaire, le corps de ce moteur étant fixé au cadre et son organe mobile réunissant les deux câbles. 9. Système conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le moteur linéaire comprend au moins un vérin alimenté par l'intermédiaire d'une vanne asservie sensible au signal émis par le rotor précité. 10. Système conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le moteur linéaire comprend au moins un moteur électrique à deux sens de marche, muni de moyens de commande sensibles au signal émis par le rotor précité pour coopérer avec un système vis-écrou.