Brevet FR2436744A1 — publié le 19800418

L'invention concerne un dispositif destiné a' limiter la capacité porteuse d'engins de levage, notamment de grues à bras d'extension variable. En vue de la sécurité de leur fonctionnement, les installations de levage sont pourvues pour limiter leur capacité porteuse, de dispositifs mécaniques, hydrauliques, électriques ou électroniques, ou d'une combinaison de. tels dispositifs. Une telle sécurité de fonctionnement est particulièrement importante dans les grues à colonne tournante pour travaux de construction pourvues d'un bras porteur de charge à extension variable c'est à-dire avec un couple de renversement variable. Un inconvénient des trois premiers types de limiteurs de capacité de charge mentionnés ci-dessus, réside en ce que ces dispositifs de sécurité ne tiennent pas compte de l'état réel et de l'évolution de la charge de la grue au cours des stades transitoires de la manoeuvre, par exemple au cours du démarrage de l'engin. Le danger du déplacement de la machine réside, par exem ple, quand la course de levage est suspendue, jusqu'à ce qu'on ait la valeur de traction statique dans le système de cables de la machine, les forces produites après l'arrêt de l'entraSnement se manifestent par un accroissement considérable des forces de caractère dynamique, qui sollicient mécaniquement toutes les piè- ces des mécanismes et de la structure de la machine. Dans des cas extrêmes, il peut se produire un accroissement du couple de renversement qui peut mettre en question la stabilité de l'engin de levage. En outre, les dispositifs de limitation de capacité de charge mentionnés, sont insuffisants pour le contrôle des valeurs de charge statiques admissibles pour l'installation, du point de vue de la précision. Cet inconvénient est partiellement éliminé par les dispositifs électroniques de limitation de la capacité de charge. Un inconvénient commun à tous les dispositifs de limitation connus, réside en ce que, non seulement, ils laissent dans des mesures inadmissibles la possibilité d'exécution d'opérations interdites lors du soulevement de charges, de poids non autorisé, mais encore le soulèvement d'une charge d'un poids au torisé dans les cas suivants : d'une part, le soulèvement de la charge avec un câble non tendu comme c'est le cas lorsque le câ- ble, au démarrage de l'entraSnement, est totalement détendu et soulève brutalement la charge par arrachement, d'autre part, le soulèvement de la charge avec une marge de vitesse plus élevée que celle correspondant au poids de la charge. Bien que ces cas ne peuvent pas toujours entraSner la perte de stabilité de l'engin de levage, ils sont cependant indésirables car ils provoquent un effort dynamique important qui se traduit par un accroissement de la charge totale dont il est nécessaire de tenir compte au préalable par un surdimensionnement des éléments individuels constitutifs de l'engin de levage. L'invention a pour but d'obvier aux inconvénients cidessus. A cet effet, elle propose un dispositif de limitation de capacité de charge, caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur à valeur de seuil d'insehsibilité avec entrée du signal con tôlé, un comparateur de limitation dynamique avec entrée du sigpal contr81é, et un comparateur de limitation statique avec entrée du signal contralé, ces entrées étant raccordées à la sortie d'un palpeur de force, ce dispositif limiteur de capacité étant en outrepDurvu d'un générateur de courbe de limitation dynamique avec une entrée de démarrage, et d'un générateur de courbe de limitation statique avec une entrée de démarrage, ces deux entrées de démarrage étant raccordée, par l'intermédiaire d'un blocmécanisme de démarrage, à la sortie du comparateur d'insensibilité de seuil, le dispositif contenant en outre un comparateur de mise à l'arrêt dont la sortie de blocage est reliée à la sortie de déconnexion du générateur de la courbe de limitation dynamique, la sortie de valeur de comparaison dynamique du générateur de la courbe de limitation dynamique étant raccordée, d'une part à l'entrée de valeur de comparaison dynamique du comparateur de limitation dynamique, et, d'autre part, à l'entrée de valeur de comparaison dynamique du comparateur de mise à l'arret, tandis que la sortie de valeur de comparaison statique du générateur de la courbe de limitation statique est raccordée, d'une part, à l'entrée de valeur de-comparaison statique du comparateur de limitation statique, et, d'autre part, à l'entrée de valeur de comparaison statique du comparateur de mise à l'arrêt, étant prévu en outre qu'à l'entrée de valeur d'extension de bras du générateur de la courbe de limitation statique, est raccordée la sortie de valeur d'extension du palpeur d'extension, l'entrée de valeur de seuil ~ du comparateur de l'insensibilité étant reliée à la source de valeur de seuil, et les sorties du comparateur de limitation dynamique, et du comparateur de limitation statique étant raccordées au bloc de déconnexion du mécanisme. Le dispositif de limitation de la capacité de charge ci-dessus peut encore astre amélioré en prévoyant que l'entrée de correction du générateur de la courbe de limitation statique est reliée à la sortie de la valeur de correction de l'organe de correction. Sur l'entrée auxiliaire de la valeur d'extension du générateur de la courbe d'extension dynamique peut éventuellement outre raccordée la sortie de la valeur d'extension d'un palpeur d'extension. La sortie de valeur de correction de l'organe de correction peut également être reliée à la sortie de valeur de correction du générateur de la courbe de limitation dynamique. Un dispositif de limitation de la capacité porteuse de cette construction divise le contre de la charge en deux périodes de temps. Tout d'abord, la charge est contr8lée à partir de l'instant de démarrage de l'entratnement de levage jusqu'à ce que soit atteinte la valeur de traction statique du système de câble. Ensuite est seule recherchée par le dispositif limiteur de capacité, la sécurité correspondant à la valeur de charge statique admissible. L'avantage principal d'un tel dispositif de limitation réside en ce qu'il détecte et détermine la charge réelle de l'engin de levage dans toutes les phases de son action. En outre, il réagit rapidement aux modes dangereux d'operations de levage, et à un fonctionnement inadmissible avant m8me que soit atteint le maximum admissiblé de traction statique dans le système de câble de l'engin de levage. On est ainsi assuré que les grandeurs de force où la stabilité de la machine est garantie, ne sont pas dépassées sous l'effet du dáplacement des masses d'inertie, et que, également les efforts dynamiques exercés sur les pièces sont limités. Un autre avantage réside en ce que le dispositif de limitation est totalement constitué par un ensemble de composants électronique, sans pièces mécaniques mobiles, ce qui assure une grande précision et une grande fiabilité de fonctionnement. Un autre avantage réside en ce que le dispositif de limitation peut être facilement adapté à diverses variantes de fonctionnement de service de l'engin de levage. Son domaine d'utilisation peut astre elargi par une prise en compte numérique des grandeurs de fonctionnement essentielles, par exemple la grandeur de l'extension du bras et la capacité de portage. Les dessins annexes se rapportent à un exemple de réalisation d'un dispositif de limitation conforme à l'invention. - la figure 1 est un schéma par blocs du dispositif, - la figure 2 est un diagramme en fonction du temps de la variation de la charge par rapport aux grandeurs admissibles. Le dispositif de limitation comprend un comparateur 2 de l'insensibilité de seuil avec une entrée 21 du signal contrô- lé, un comparateur 3 de la limitation dynamique avec une entrée 31 du signal contr81é, et, en outre, un comparateur 4 de la limitation statique avec une entrée 41, du signal contrôlé. Ces entrées 21, 31 et 41 sont raccordées à la sortie Il du palpeur de force 1. Ce dernier est disposé de préférence sur le système de catble de l'énergie de levage. En outre, le dispositif de limitation comprend un générateur 5 de la courbe de limitation dynamique, avec une entrée de démarrage 51, et un générateur 6 de courbe de limitation statique avec une entrée de démarrage 61. Ces entrées 51 et 61 sont raccordées, par l'intermédiaire d'un mécanisme de démarrage H1, à la sortie 22 du comparateur 2 d'insensibilité de seuil. Le dispositif de limitation contient en outre un comparateur de mise à l'arrat 10, dont la sortie de blocage 103 est raccordée à l'entrée de déconnexion 52 du générateur 5 de la courbe de limitation dynamique La sortie 55 de la valeur de comparaison dynamique du générateur 5 de courbe de limitation dynamique est raccordée, d'une part, à l'entrée 33 de valeur de comparaison dynamique du comparateur 3 de limitation dynamique, et, d'autre part, à l'entrée 101 de valeur de comparaison dynamique du comparateur 10 de mise à l'arret. La sortie 65 de valeur de comparaison statique du générateur 6 de courbe de limitation statique est en liaison, d'une part, avec l'entrée 43 de valeur de comparaison statique du comparateur 4, et, d'autre part, avec l'entrée 102 de valeur de comparaison statique du comparateur de mise à l'arr8t 20e En outre, à l'entrée 64 de valeur d'extension de bras du générateur 6 de courbe de limitation statique, est raccordée la sortie 71 de valeur d'extension du palpeur d'extension de bras 7. A l'entrée 23 de valeur de seuil du comparateur de seuil d'insensibilité 2, est raccordée la sortie 91 de valeur de seuil de la source 9 de valseur de seuil. Les sorties 32, 42 du comparateur 3 de limitation dynamique et du comparateur 4 de limitation statique sont reliées au bloc de mécanisme de déconnexion V de l'engin. Quand on met en route le mécanisme de levage de lten- gin, il apparatt, à l'entrée 11 du palpeur de force 1, un signal qui est proportionnel à la grandeur de la force exercée sur le cible de levage de l'engin. Ce signal est transmis aux entrées 31 et 41 de signal contré du comparateur 3 de limitation dynamique et du comparateur 4 de limitation statique. En meme temps, ce signal parvient à l'entrée 21 du signal contrôlé du comparateur 2 d'insensibilité de seuil, où il est comparé avec la grandeur de la valeur de seuil, qui arrive à l'entrée 23 de valeur de seuil en venant de la sortie 91 de valeur de seuil de la source 9.Si la grandeur du signal contrôlé provenant du palpeur de force-l, dépasse la grandeur de la valeur de seuil Fo , il est donné, à la sortie 22 du comparateur 2 d'insensiblité de seuil, un signal de démarrage, qui met en marche au moyen du mécanisme démarreur H1, le générateur 5 de courbe de limitation dynamique et le générateur 6 de courbe de limitation statique. La grandeur de la valeur de seuil est préalablement reglée de telle manière que la comparaison de la grandeur du signal contr81é avec la grandeur de valeur de comparaison proveant du générateur 5 de courbe de limitation dynamique et du générateur 6 de courbe de limitation statique, ne soit pas influencée par des valeurs parasites dans le domaine de mesure de la valeur zéro. Après que le démarrage a été effectué, le générateur 5 de courbe de limitation dynamique prodult, dans le temps D, les grandeurs de comparaison dynamique de la courbe FN qui correspondent aux valeurs de déroulement idéal de l'accroissement maximal de force pendant le démarrage du moteur de levage. Voir à ce sujet la figure 2 dans laquelle F est la grandeur de signal et t le temps. Un exemple du déroulement de variation du signal contrôlé provenant du palpeur de force 1 est donné par la courbe F8 de la figure 2. Pour des raisons pratiques, il est avantageux de choisir pour la courbe F N de valeurs de comparaison dynamiques un tracé rectiligne, avec une valeur de seuil préalablement choisie Fg à l'instant t = 0. En m8me temps, le générateur 6 de la courbe de limitation statique engendre un signal dont la grandeur est proportionnelle à la grandeur de la charge statique admissible de l'engin en dépendance d; la grandeur d'extension de la charge sur le bras, laquelle est suivie par le palpeur d'extension 7 et est signalée. Les grandeurs des signaux de la courbe de limitation statique sont par conséquent proportionnelles aux grandeurs du diagramme de capacité porteuse de l'engin de levage.Ce signal représente la grandeur de comparaison statique de la courbe FST de la figure 2. I1 est amené, à partir de la sortie 65 de grandeur de comparaison statique du générateur 6 de courbe de limitation statique, d'une part, à l'entrée 43 de valeur de comparaison statique du comparateur 4 de limitation statique, et, d'autre part, à l'entrée 102 de la grandeur de comparaison statique du comparateur de mise à l'arrat 10. Simultanément, le signal de grandeur de comparaison dynamique est amené, d'une part, à l'entrée 33 de grandeur de comparaison dynamique du comparateur 3 de limitation dynamique et, d'autre part, à l'entrée 101 de grandeur de comparaison dynamique du comparateur de mise à l'arrêt 10. Aussi longtemps que, pendaht la période de marche du mécanisme de levage, le signal contré suivant F8 provenant du palpeur de force 1 est inférieur ou'égal à la grandeur de comparaison dynamique suivant FNt le comparateur 3 de limitation dynamique n'intervient pas dans la commande de l'entratnement. Cependant, dans le cas où le signal suivant F5 dépasse la grandeur de comparaison dynamique suivant , le comparateur 3 de limitation dynamique envoie, à partir de la sortie 32, une impulsion dans le bloc de déconnexion V qui arrtte les mouvements dangereux de l'engin de levage. Après la fin de marche de la machine (domaine D de la figure 2) si la grandeur de signal suivant FN de grandeur de comparaison dynamique est égale à la grandeur de comparaison statique suivant FST, le comparateur de mise à l'arrtt 10 envoie une impulsion pour la mise à l'arrtt du générateur 5 de la courbe de limitation dynamique. A partir de ce moment, le signal est comparé par le limiteur de capacité porteuse dans le domaine statique S' (figure 2).Le signal contré suivant Fs-est comparé avec la grandeur de comparaison statique suivant FST, de telle sorte que, si le signal contré suivant F8 dépasse la grandeur suivant FSTS le comparateur 4 de limitation statique envoie une impulsion dans le bloc de déconnexion V qui arr8te le mouvement dangereux de 1 t engin. Un tel dispositif de limitation de capacité porteuse rend impossible tout levage dangereux. La commutation sur un étage de démultiplication plus élevé est emptchee, parce que le générateur 5 de limitation dynamique et le générateur 6 de limitation statique n'entrent en action qu'après accroissement de la force dans le palpeur de force 1, c'est-à-dire seulement après le démarrage du mécanisme de levage.Les courbes F' et FN représentent en même temps la situation lorsque la grandeur dans la courbe FS du signal contralé, est supérieure au moment mtme qui correspond au démarrage du mécanisme de levage, à la grandeur de la courbe F' de valeurs de comparaison, et le limiteur de capacité porteuse met a' l'arr8t déjà dans le domaine de limita-tion dynamique. Les dispositifs de limitation connus n' entreraient cependant en action qu'au moment où la grandeur du signal suivant la courbe F' serait supérieure à la grandeur de comparaison statique suivant la courbe FST'. Le dispositif de limitation de capacité de levage peut entre perfectionné par adjonction d'un organe de correction 8 avec sortie 81 conduisant à l'entrée de correction 63 du générateur 6 de courbe de limitation statique. L'organe de correction 8 agit sur la grandeur de comparaison statique de la courbe F ST en dépendance de la modification de la variante de fonctionnement de l'engin de levage, par exemple par assemblage d'une grue à hauteur de tour prolongée ou à bras d'extension allongé. La grandeur de comparaison statique suivant la courbe F ST doit être accordée avec le diagramme de capacité de levage de l'engin. En outre, le dispositif de limitation de capacité porteuse peut etre amélioré par raccordement d'un organe palpeur du bras d'extension 7. Ce palpeur 7 est raccordé à une entrée auxiliaire 54 de grandeur d'extension du générateur 5 de la courbe de limitation dynamique, de sorte que le signal de grandeur d'extension de bras influence la pente delta courbe F de grandeur de comparaison dynamique. Si la charge est moins éloignée, on peut admettre une croissance à pente plus raide de la charge appliquée sur ltengin, car la stabilité totale de la machine est plus grande. Une autre amélioration peut titre réalisée par le raccordement de l'organe de correction 8, à la sortie 81 de la grandeur de correction à l'entrée 53 de valeur de correction du générateur 5 de la courbe de limitation dynamique. De cette ma nière, on peut agir sur la pente de la courbe FN de grandeurs de comparaison dynamiques, car, si la Variante de fonctionnement de l'engin est modifiée, la rigidité totale de l'ensemble de grue se trouve modifiée. Le schéma de montage décrit peut ttre complété en correspondance avec cet exemple par des blocs de dérivation. Dans le comparateur 3 de limitation dynamique, on peut comparer les écarts entre la courbe F N de grandeurs de comparaison dynamiques et le courbe FS de variation du signal contrôlé. Le dispositif de limitation de capacité porteuse peut être utilisé dans des grues à tour ou sapines pour travaux de construction, dans lesquelles la charge modifie, dans son déplacement, le couple de basculement total agissant sur cet engin. Cependant, le domaine d'utilisation n'est pas limité à ces engins. Pour chaque cas concret, il suffit de modifier la grandeur de la valeur engendrée par le générateur 6 de courbe de limitation statique et de celle engendrée par le générateur 5 de la courbe de limitation dynamique. R E V E N D I CAT IONS 10) Dispositif limiteur de capacité porteuse pour engins de levage, caractérisé en ce qu'il-compread un comparateur (2) à valeur de seuil d'insensibilité avec entrée contr81é, et un comparateur (4) de limitation statique avec entrée (41) du signal contrôlé, ces entrées (21, 31, 41) étant raccordées a la sortie d'un palpeur de force (1), ce dispositif limiteur de capacité étant en outre pourvu d'un générateur (5) de courbe de limitation dynamique avec une entrée de démarrage (51), et d'un générateur (6) de courbe de limitation statique avec une entrée de démarrage (61), ces deux entrées de démarrage (51, 61) étant vaccordées, par l'intermédiaire d'un bloc mécanique de démarrage (H1) à la sortie (22) du comparateur (2) d'insensibilité de seuil, le dispositif contenant en outre un comparateur de mise à l'arrêt (10) dont la sortie de blocage (103) est reliée à la sortie de déconnexion (52) du générateur (5) de la courbe de limitation dynamique, la sortie (55) de valeur de comparaison dynamique du générateur (5) de-la courbe de limitation dynamique étant raccordée, d'une part, à l'entrée (33) de valeur de comparaison dynamique du comparateur (3) de limitation dynamique, et, d'autre part, à l'en trée (10f) de valeur de comparaison dynamique du comparateur de mise à l'arrSt (10), tandis que la sortie (65) de valeur de comparaison statique du générateur (6) de la courbe de limitation statique est raccordée, d'une part, à l'entrée (43) de valeur de comparaison statique du comparateur (4) de limitation statique, et, d'autre part, à l'entrée (102) de valeur de comparaison statique du comparateur de mise à l'arrêt (10), étant prévu en outre, qu'à l'entrée (64) de valeur d'-extension de bras du générateur (6) de la courue de limitation statique, est raccordée la sortie-(71) de valeur d'extension du palpeur d'extension (7), l'entrée (23) de valeur de seuil du comparateur (2) de l'insensibilité de seuil étant reliée à la source (9) de valeur de seuil, et les sorties (32, 42) du comparateur (3) de limitation dynamique, et du comparate4r (4) de limitation statique étant raccordées au bloc de déconnexion (V) du mécanisme 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée de correction (63) du générateur (6) de courbe de limitation statique est reliée a la sortie (81) de valeur de correction de l-'organe de correction (8). 30) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'entrée auxiliaire (54) de valeur d'extension de bras du générateur (5) de courbe de limitation dynamique, est raccordée la sortie (71) de valeur d'extension du palpeur d'extension de bras (7). 40) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'entrée (53) de valeur de correction du générateur (5) de la courbe de limitation dynamique, est raccordée la sortie (81) de valeur de correction de l'organe de correction de l'organe de correction (8).