Brevet FR2464914A1 — publié le 19810320

DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE LA POSITION ET DE LA VITESSE RELATIVES DES TETES DES DEUX FLECHES D'UNE GRUE PIVOTANTE DOUBLE. La présente invention concerne un dispositif d'asservissement de la position et de la vitesse relatives des têtes des deux flèches de levage dtune grue pivotante double à colonne centrale unique, telle que les grues disposées sur le pont des navires-cargos pour la manutention des marchandises. I1 est connu d'utiliser de telles grues de fa çon séparée par exemple pour le chargement ou le déchargement de deux cales adjacentes simultanément, ou bien de façon jumelée lorsque le poids de la charge -à manipuler est très important. Dans ce dernier cas, la charge est fixée au centre d'un palonnier dont chaque extrémité est reliée aux crochets respectifs des deux flèches. Un dispositif de synchronisation des mouvements des flèches est alors requis pour que, d'une part1 le palonnier reste toujours sensiblement horizontal et, d'autre part1 les câbles de levage des deux flèches restent verticaux entre la tête et le crochet de manière à éviter que des forces non-radiales soient appliquées sur les têtes des flèches. Un tel dispositif de synchronisation est aisé à réaliser lorsque la colonne centrale de la grue n'est pas unique, c'est-à-dire lorsque les deux flèches sont parallèles entre elles. Toutefois, lorsque la colonne centrale est unique, les flèches sont assujetties à se mouvoir dans différents plans radiaux de la colonne centrale et un asservissement de la position et de la vitesse des têtes des flèches est requis pour assurer le déplacement des charges lourdes dans de bonnes conditions. L'objet de la présente invention est un dispositif d'asservissement permettant de résoudre le problème po sé, l'une des flèches étant dite-flèche-pilote, l'autre dite flèche-suiveuse. Selon l'invention, ce dispositif d'asservissement comporte essentiellement en combinaison - un dispositif de mesure de l'angle réel R for mé par les projections des flèches sur un plan horizontal, - un dispositif de mesure de l'angle réel d'api quage de chacune des flèches (ss et &gamma; - un dispositif de calcul de l'angle &gamma; d'api quage de la flèche-suiveuse en fonction de l'angle & d'apiquage de la flèche-pilote, - un premier comparateur recevant en entrées la mesure réelle et la valeur calculée de l'an gle &gamma;; d'apiquage de la flèche-suiveuse et ayant sa sortie connectée à un organe de com mande de angle ' - un dispositif de calcul de l'angle ) fonction de l'angle ss -et de la longueur p du palonnier utilisé, - un second comparateur recevant en entrées la mesure réelle et la valeur calculée de l'an gle &alpha; et ayant sa sortie connectée à un or gane de comnande de l'angle oq L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit à laquelle est annexé un dessin. La figure 1 représente schématiquement une grue pivotante double à colonne unique, et La figure 2 représente schématiquemcnt le dispositif d'asservissement conforme à la présente in invention. Une grue pivotante double à colonne unique a été représentée schématiquement figure 1 par rapport à un système d'axes orthogonaux, l'axe vertical Oz étant l-'axe de la colonne centrale unique 1 de la grue. Les pieds des flèches 2 et 3 sont fixés à l'aide d'une articulation respectivement à des tourelles 4 et 5 d'axe Oz pouvant être entraînées en rotation par exemple à l'aide d'un moteur hydraulique non représenté sur la figure. Les tourelles 4 et 5 sont superposées et sont respectivement dans des plans horizontaux parallèles au plan xOy. A cause du gréement de la grue en particulier, les deux flèches ne peuvent pas être juxtaposées et leurs projections sur le plan horizontal font un angle entre elles. D'autre part1 les flèches 2 et 3 font respectivement un angle et d dit d'apiquage avec le plan horizontal. Lorsque les flèches sont jumelées pour la ma nutention de charges lourdes , un palonnier 6 de lon- gueur p est utilisé. Ce palonnier doit rester sensiblement horizontal pendant les manoeuvres, et les câbles 7 et 8 des deux flèches doivent rester pratiquement verticaux de manière à ce qu'aucune force non-radiale importante ne soit appliquée aux têtes des flèches. De ce fait, lors de manoeuvres, les angles i et doivent être corrigés de manière à tenir compt-e des conditions imposées. I1 faut noter enfin que l'ensemble de la grue peut être amené a effectuer une rotation, l'angle de rotation tO alors défini par rapport à l'axe Ox. Lorsque les deux flèches sont jumelées, le dispositif d'asservissement de- l1invention permet de commander simultanément les deux flèches en ne commandant qu'une seule d'entre elles celle dite flèche-pilote, le mouvement de l'autre dite flèche-suiveuse étant asservi à celui de la flèche-pilote. Le dispositif d'asservissement va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Il comporte tout d'abord des dispositifs 10, Il et 12 de mesure des angles réels &alpha;, &gamma; et ss indiqués ci-avant. Le dispositif 12 de mesure de l'angle A est relié d'une part à un dispositif de calcul 13 de l'an- gle K apiquage de la flèche-suiveuse et, d'autre part, à un dispositif de calcul 14 de l'angle bd On sait en effet que, avec a égal à la différence des distances de l'axe Oz de la colonne centrale aux pieds des flèches 2 et 3, et f2 et f3 les longueurs respectives de la flèche-pilote 2 et de la flèche-suiveuse 3, l'angle f3 cos g a + f2 cos ( (1) pour que les projections des deux flèches sur un plan horizontal aient une même longueur. De même, pour que les projections des têtes des deux flèches sur un plan horizontal soient toujours distantes d'une longueur égale à celle du palonnier quelque soit la portée de la grue, l'angle o est déterminé par la formule = 2 Arc sin p (2) 21 dans laquelle p est la longueur du palonnier et 1- la longueur des projections des flèches sur un plan hori zonta 1. Pour le bon fonctionnement du dispositif de calcul 14 de angle i , il est donc nécessaire que llo- pérateur y introduise la longueur p du palonnier à l'aide de l'entrée de données 9. La sortie du dispositif de calcul 13 de l'angle g d'apiquage de la flèche-suiveuse 3, est reliée à l'une des entrées d'un premier comparateur 15 dont la seconde entrée est connectée au dispositif de mesure 11 de l'angle réel y , la sortie de ce premier comparateur 15 étant reliée à un organe de commande 17 de l'angle g de manière à asservir la valeur réelle de cet angles la valeur calculée. De même, la sortie du dispositif de calcul 14 de l'angle o( des projections des deux flèches, est reliée à l'une des entrées d'un second comparateur 16 dont la seconde entrée est connectée au dispositif de mesure 10 de l'angle réel K , la sortie de ce second comparateur étant reliée à un organe de commande 18 de l'angle - de manière à asservir la valeur réelle de cet angle à la valeur calculée. Un tel dispositif diasservissement de la position relative des têtes de flèches peut être amélioré en introduisant des asservissements additionnels se combinant avec llasservissement précédemment décrit. En particulier, lorsqu'une rotation doit être appliquée à la charge manipulée par les deux flèches jumelées, la correction appliqué à l'organe de commande de la flèche-suiveuse pour que l'angle 9( des projections sur un plan horizontal soit conservé ou modifié si les angles d'apiquage sont modifiés, doit tenir compte dc la vitesse de rotation de la grue. En effet, si la flèche-pilote effectue une rotation donnée et que la flèche-suiveuse doit effectuer la même rotation plus une correction d'angle de même sens que la rotation, la flèche-suiveuse doit avoir une vitesse de rotation supérieure à celle de la flèche-pilote. Les moteurs d'actionnement étant généralement identiques, la correction ne peut alors être effectuée que si la vitesse de rotation de la flèche-pilote est ralentie. De ce fait, on introduit entre la sortie du comparateur 16 et l'organe de commande 18 de l'angle &alpha; un détecteur de signe 19 qui commande le ralentissement de la vitesse de rotation de de la flèche-pilote au moyen par exemple d'un dt frein 20 lorsque cette rotation est de même signe que la correction de l'angle CC à appliquer à la flèche-suiveuse.Par suite, l'angle o( peut être maintenu ou corrigé même en rotation de la grue. De la même manière, lorsque l'angle d'apiquage de la flèche-pilote est modifié, l'angle correspondant g de la flèche-suiveuse doit également être modifié. Cette modification peut être rendue impossible si l'organe d'actionnement de l'apiquage de la flèche-suiveuse doit agir plus rapidement que celui de la flèche-pilote. De ce fait, il peut être nécessaire de ralentir dans certaines conditions la vitesse d'apiquage dt de la flèche-pilote. Dans ce but, un troisième calculateur 21 effectue le calcul de la vitesse angulaire dt qui, est fonction l'angle instantané ss et de la correction à appliquer la rateur 22 à/seconde entrée duquel est connectée la sortie d'un dispositif de mesure 23 de la vitesse -an- gulaire dss réelle de la flèche-pilote.La sortie de dt ce comparateur 22 est reliée à un organe 24 de commande du ralentissement de la vitesse angulaire dt par l'intermédiaire d'un détecteur de signe 25 de telle manière que l'organe 24 commande par exemple l'application d'un frein lorsque la vitesse angulaire dt de la flèche-pilote est de même signe que la vitesse angulaire à donner à la flèche-suiveuse pour effectuer la correction nécessaire de l'angle Y En outre1 de manière à éviter toute collision entre leg têtes des flèches et entre les gréements, un dispositif anti-cbllision peut être ajouté. Ce dernier inclut un dispositif de calcul 26 de l'angle minimal t min possible entre les projections de deux flèches en fonction de leurs angles d'apiquage ss et &gamma;. Ce dispositif de calcula26 a donc ses entrées reliées aux sorties des dispositifs de mesure Il et 12 des angles réels &gamma; et ( ; sa sortie est reliée a l'une des entrées d'un comparateur 27 dont autre entrée est reliée à la sortie du dispositif de mesure 10 de l'angle réel oy , et dont la sortie est reliée a l'or- gane de commande 18 de l'angle R par l'intermédiaire d'un détecteur de signe 28 qui commande l'arrêt de la grue lorsque l'angle 4 réel est inférieur ou égal à l'angle &alpha; in calculé, par l'intermédiaire d'un min dispositif d'arrêt d'urgence 29. Lorsque la précision souhaitée dans l'asservissement n'est pas très rigoureuse, certaines simplifications peuvent être valablement apportées au dispositif précédemment décrit. Toutefois, les conditions imposées ne seront plus qu'approximativement respec tées, en particulier en ce qui concerne le maintien de l'horizontalité du palonnier 6 et de la verticalité des câbles de levage 7 et 8 entre les têtes des flèches et les crochets d'attache du palonnier. Par exemple, en fixant &gamma; = ss, la formule (1) ne sera plus vérifiée qu'approximativement. Par un choix convenable de la longueur de chaque flèche, l'angle d'inclinaison des câbles de levage 7 et 8 par rapport à la verticale peut rester dans des limites raisonnables si l'on accepte que le palonnier se déplace en biais, c'est-à-dire ne soit plus perpendiculaire à la bissectrice -des projections des flèches sur un plan horizontal. Dans ce cas, le dispositif de calcul 13 peut être supprimé ainsi que le comparateur 15 et l'organe 17, et que les éléments relatifs à l'asservissainent de la vitesse angulaire dt de la flèche-pilote, 21, 22, 23, 24, 25. Toutefois, si dans le cas où &gamma; = ss, le dis- positif anti-collision n'est pas nécessaire, il peut être malgré tout conservé de manière à être utilisé lorsque les flèches fonctionnent séparément de manière à augmenter sans aucun risque la surface de la zone de travail de chacune des deux flèches. Le dispositif d'asservissement précédemment décrit peut également être simplifié en maintenant constant l'angle X des projections des deux flèches sur un plan horizontal, par exemple par verrouillage des tourelles Il et 5 l'une par rapport à l'autre, la formule (2) ntetalitplus vérifiée qu'approximativement. Par un choix convenable de la longueur du palonnier en fonction de la portée de la grue, l'angle d'inclinaison des câbles de levage 7 et 8 par rapport à la verticale peut être maintenu dans des limites raisonnables. Dans ce cas, le dispositif de calcul 14 et le comparateur 16 peuvent être supprimés de même que les éléments permettant l'asservissement en vitesse de rotation de la grue, 19 et 20. Bien qu'un seul moe de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans l'esprit de l'invention ne sortirait pas du cadre de la pré- sente invention. Par exemple, un dispositif assurant la compensation de la longueur des câbles de levage sortieXpeut être valablement ajouté. REVENDI CATI ONS 1.- Dispositif d'asservissement de la position et de la vitesse relatives des têtes des deux flèches d'une grue pivotante double à colonne centrale unique1 notamment disposée sur le pont des navires-cargos pour la manutention des marchandises, dont les flèches sont assujetties à se mouvoir dans différents plans radiaux de la colonne centrale unique, pour faire fonctionner la grue des deux flèches jumelées à l'aide d'un palonnier dont chaque extrémité est reliée au crochet de levage respectif de chaque flèche, par commande-unique de la flèche dite pilote, l'autre flèche étant dite suiveuse caractérise en ce qu'il comporte1 en combinaison - un dispositif de mesure (10) de l'angle réel formé par les projections des dites flè ches (2 et 3) sur un plan horizontal, - un dispositif de mesure (11 et 12) de l'angle réel d'apiquage ( Y et ss ) de chacune des dites flèches, - un dispositif de calcul (13) de l'angle d'apiquage de la dite flèche-suiveuse (3) en fonction de l'angle !,3 d'apiquage de la dite flèche-pilote (2), - un premier comparateur (15) dont les entrées sont respectivement reliées au dispositif de mesure (11) et au dispositif de calcul (13) du dit angle K d'apiquage de la dite flèche suiveuse et dont la sortie est connectée à un organe de commande (17) de l'angle g , - un dispositif de calcul (14) de l'angle ry des projections des dites flèches (2, 3) sur un plan horizontal en fonction du dit angle ss d'apiquage de la dite flèche-pilote (2) et de la longueur p du dit palonnier, - un second comparateur (l6) dont les entrées sont respectivement reliées au dispositif de mesure (10) et au dispositif de calcul (14) du dit angle o( et dont la sortie est connectée à un organe de commande (18) du dit angle o( 2.- Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 caractérisé en ce que; entre la sortie du dit second comparateur (16) et l'entrée de l'organe de commande (18) du dit angle , est disposé en série un détecteur de signe (19) à la sortie duquel est connecté un organe (20) commandant le ralentissement de la vitesse de rotation de la dite flèche-pilqte (2) lorsque cette rotation est de même signe que la correction d'angle g à apporter. 3. - Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la sortie du dit premier comparateur (15) est reliée en outre à un dispositif de calcul (21) de la vitesse angulaire de la modification de l'angle y d'apiquage de la dite flèche-pilote (2) dont une autre entrée est reliée au dispositif de mesure (12) du dit angle ss et dont la sortie est connectée à l'une des entrées d'un troisième comparateur (22) à l'autre entrée duquel est reliée la sortie d'un dispositif de mesure (23) de la dite vitesse angulaire réelle et à la sortie duquel est connecté en série avec un détecteur de signe (25) un organe (24) commandant le ralentissement de la dite vitesse angulaire par l'in- termédiaire d'un détecteur de signe (25) lorsque la dite vitesse angulaire est de même signe que la vitesse angulaire à donner à la dite flèche-suiveuse (3) pour effectuer une correction par l'intermédiaire de organe de commande (17) de l'angle g 4.- Dispositif d'asservissement selon les revendications i, 2 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, en combinaison, un dispositif de calcul (26) de l'angle minimal oC possible entre les -pro- jections des dites flèches sur un plan horizontal de manière à éviter toute collision entre les dites flèches, dont les entrées sont connectées aux dits dispositifs de mesure (11 et 12) des dits angles ( t et > ) d'apiquage des dites flèches (3 et 2) et dont la sortie est reliée à l'une des entrées d'un quatrième comparateur (27) dont l'autre entrée est reliée au dit dispositif de mesure (10) du dit angle Cd , la borne de sortie du dit quatrième comparateur (27) étant reliée au dit organe de commande (18) de l'angle X par l'intermédiaire d'un détecteur de signe (28) dont le signal de sortie est ap pliqué à un dispositif (29) commandant l'arrêt d'urgence des dites flèches lorsque l'angle i déterminé par le dit dispositif de mesure (10) est inférieur ou égal au dit angle minimal calculé par le dit dispositif de calcul (26). 5.- Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les angles d'apiquage ( Y et 5 ) des dites flèches sont égaux. 6. Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les dites flèches (2 et 3) sont verrouillées de manière à maintenir constant ltangle X formé par leurs projections sur un plan horizontal.