Brevet FR2484636A1 — publié le 19811218

La présente invention concerne un détecteur de niveau et l'application d'un tel détecteur à un disposi- tif de préhension pour conteneurs ou analogues. La demande de brevet français n0 77.27 295 du 9 Septembre 1977 décrit un dispositif de préhension pour conteneurs ou analogues qui comporte un détecteur de niveau constitué de deux réservoirs à liquide communi- quant entre eux par une canalisation et dans l'un des- quels sont montés deux flotteurs aimantés adaptés pour fermer un contact respectif suivant que le détecteur de niveau est incliné dans un sens ou dans l'autre sur l'ho- rizontale. Bien que le dispositif de préhension décrit dans la demande de brevet précitée réponde dans l'ensem- I5 ble. aux conditions de fonctionnement requises, l'utilisa- tion d'un détecteur de niveau à liquide présente néan- moins un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, la précision de l'arrêt, aussi bien lors de la correction de l'assiette du détecteur sur la.harge que lors du dé- placement du point de suspension le long du dispositif de préhension, est fonction de la circulation du liquide dans les canalisations, la quantité de liquide à faire circuler étant d'autant plus grande que l'inclinaison initiale est importante. D'autre part, la viscosité du liquide varie en fonction de la température et il existe toujours des possibilités de fuites de liquide suscepti- bles de rendre le détecteur inopérant. On notera également que la correction d'assiette susceptible d'être assurée par ce dernier est limitée à un angle relativement faible de l'ordre de + 20 et que des battements de fonctionnement peuvent se produire en raison de la vitesse de déplacement du liquide et des oscillations du niveau de celui-ci. En- fin, de par sa conception même, un détecteur de niveau à liquide présente un encombrement et un poids importants. L'invention vise donc à réaliser un détecteur de niveau qui permette d'éliminer ces inconvénients et concerne également un dispositif de préhension équipé d'un tel détecteur de niveau. A cet effet, l'invention a pour objet un détec- teur de niveau comprenant un.corps tubulaire fermé à cha- cune de ses extrémités et présentant une piste de roule- ment plane ou faiblement concave, une bille adaptée pour rouler sur ladite piste de roulement vers l'une ou l'au- IO tre desdites extrémités fermées du corps en fonction de l'inclinaison du détecteur sur l'horizontale et deux capteurs pour détecter la présence de la bille respecti- vement à l'une et l'autre desdites extrémités et émettre un signal en réponse à ladite détection. Suivant une caractéristique de l'invention, la bille est une bille métallique et les capteurs sont des détecteurs inductifs disposés à l'extérieur desdites extrémités fermées du corps. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, la piste de roulement présente un profil concave symétrique par rapport à un point central placé à mi- distance des extrémités fermées. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le corps présente la forme de deux troncs de cane identiques assemblés par leur plus grande base. L'invention a également pour objet un dispo- - sitif de préhension du type comprenant un châssis suspen- du en un point à un engin de manutention et destiné à être amené sur une charge, par exemple un conteneur, des moyens pour verrouiller le châssis sur la charge, aes moyens pourdéplacerle point de suspension suivant une direction de référence du châssisi un détecteur de niveau articulé sur le châssis pour pivoter dans un plan vertical parallèle à/ou contenant ladite direction et adapté pour fournir un signal de sortie lorsqu'il présente un défaut d'horizontalité, des moyens d'actionnement du détecteur, des moyens pour asservir lesdits moyens d'actionnement au signal de sortie du détecteur de manière à commander, dans la position o le châssis est en place sur la charge, le basculement automatique du détecteur dans sa position horizontale, préalablement au hissage de la charge par le dispositif de préhension, des moyens d'inhibition des moyens d'asservissement pour maintenir, lors du hissage de la charge, le détecteur dans sa position relative par IO rapport au châssis dans laquelle il mémorise l'angle d'as- siette de la charge, et des moyens sensibles audit signal de sortie pour commander, lors du hissage de la charge, le déplacement dudit point de suspension dans une position o- il annule le défaut d'hirizontalité du détecteur, ce I5 dispositif de préhension étant remarquable en ce que le détecteur de niveau est constitué par le détecteur de ni- veau à bille défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre, fai- te en se référant aux dessins annexes donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'un dispositif mémorisateur d'as- siette. deux détecteurs de niveau suivant l'invention et destiné à équiper un dispositif de préhension; la Fig. 2 est une vue en élévation avant, par- tiellement en coupe, du dispositif mémorisateur d'assiet- te de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue schématique en coupe à plus grande échelle des deux détecteurs de niveau du dis- positif mémorisateur d'assiette des Fig. 1 et 2; la Fig. 4 est un schéma électrique d'un cir- cuit de commande simplifié d'un dispositif de préhension équipé du dispositif mémorisateur d'assiette des Fig. 1 et 2; et les Fig. 5 à 8 sont des vues schématiques en élévation montrant les différentes phases de fonctionne- ment présidant au hissage d'un conteneur hors d'une cellule d'un navire présentant une assiette importante. En se reportant tout d'abord aux Fig. 1 et 2, le dispositif mémorisateur d'assiette 1 comprend un cof- fret 2 pourvu d'une porte d'accès 3 et dans lequel une console 4 de support d'un moto-réducteur 5 est fixée à deux profilés 6 et 7. Io L'arbre 8 du moto-réducteur 5 supporte un ensemble 9 de deux détecteusde niveau et un ressort 10 est prévu entre l'ensemble 9 et la console 4 pour élimi- ner les jeux éventuels de montage en maintenant les engrenages du moto-réducteur toujours en pression. L'en- I5- semble 9 est constitué essentiellement de deux chapeaux d'extrémité 11 et 12 entre lesquels sont serrés deux corps tubulaires 13 et 14 définissant des pistes de rou- lement pour des billes 15 et 16 respectivement. Chacun des corps 13 et 14 est fermé à ses deux extrémités par des plaquettes de caoutchouc 17 servant à délimiter les extrémités des pistes de roulement des billes 15 et 16 tout en amortissant les chocs que celles-ci peuvent pro- voquer lorsque l'ensemble 9 est incliné dans un sens ou dans l'autre. Par ailleurs, coaxialement aux corps 13 et 14, les chapeaux d'extrémité 11 et 12 sont percés d'alé- sages destinés à recevoir les extrémités de détecteurs de proximité inductifs 18 et 19 d'une part et 20 et 21 d'au- tre part. Les détecteurs de proximité 18 et 19 sont as- sociés au corps.13 et fournissent un signal lorsque la bille 15 est en appui contre la plaquette 17 respective, tandis que les détecteurs de proximité 20 et 21 sont associés au corps 14 et fournissent de même un signal lorsque la bille 16 est en appui contre la plaquette 17 respective. De tels détecteurs de proximité inductifs sont tout à fait classiques et peuvent être constitués, par exemple, par ceux commercialisés par la Société TELEMECANIQUE sous la référence XSA-AO5. Comme le montre plus particulièrement la Fig.3, les corps 13 et 14 définissent pour les billes 15 et 16 des pistes de roulement présentant un profil concave symétrique par rapport à un point central C placé à mi- distance des extrémités fermées par les plaquettes 17 des corps 13 et 14. Plus précisément, l'alésage interne des. corps tubulaires 13 et 14 présente la forme de deux troncs de cane identiques 13a, 13b d'une part et 14a, 14b d'autre part qui sont assemblés par leur plus grande base. Toute- fois, les troncs de cônes 13a et 13b n'ont pas le même angle au sommet que les troncs de cône 14a et 14b. C'est ainsi que l'angle au sommet des troncs de cônes 13 et I5 13b, qui correspond à la pente c de manière à permettre de détecter un défaut d'horizonta- lité avec un minimum d'erreur, tout en assurant que la bille est en position de repos à mi-distance des plaquet- tes 17 lorsque le corps 13 est parfaitement horizontal. Par contre, l'angle au sommet des troncs de cône 14a et 14 est nettement supérieur, par exemple de l'ordre de 50, car il est égal à l'inclinaison maximale au-delà de la- quelle les conteneurs ne doivent pas être levés pour éviter que leur contenu ne se déplace. Cet angle au som- met, c'est-à-dire l'angle /9 d'inclinaison de la piste de la bille 16, est donc déterminé en fonction du résultat à obtenir. En se référant également à nouveau aux Fig. 1 et 2, le dispositif correcteur d'assiette est complété par deux détecteurs de proximité supplémentaires 22 et 23 devant lesquels peut se déplacerune lame 24 solidaire de l'ensemble 9 et qui sert de sécurité de fin de course lorsque l'angle de rotation de l'ensemble 9 entraîné par le moto- réducteur 5 dépasse une valeur maximale prédéterminée. En effet, lorsque le coffret 2 et l'en- semble 9 sont en position horizontale, la lame 24 chevau- che à la fois les détecteurs 22 et 23 et ceux-ci n'inter- viennent pas dans le fonctionnement du moto-réducteur 5. Par contre, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite en regard de la Fig. 4, lorsque l'ensemble 9 bascu- le au point que la lame 24 découvre l'un ou l'autre des deux détecteurs 22 et 23, celui-ci provoque l'interruption de l'alimentation du moteur 5, limitant ainsi le bascule- IO ment de l'ensemble 9. Enfin, comme représenté sur la Fig. 2, l'ensemble des détecteurs de proximité 18, 19, 20, 21, 22 et 23 est connecté à une boite de connexion 25. On se référera maintenant à la Fig. 5 qui mon- tre schématiquement un dispositif correcteur d'assiette 1 monté sur un dispositif de préhension 26 comprenant un châssis 27 verrouillé sur un conteneur 28 et accroché à un engin de levage (non représenté) par l'intermédiaire d'un chariot 30 mobile le long du châssis 27 suivant une direction longitudinale de référence du châssis qui est parallèle au plan dans lequel peut basculer l'ensemble 9 du dispositif correcteur d'assiette 1. Le mouvement de translation du chariot 30 le long du chassis 27 est com- mandé par un vérin non représenté sur le dessin. Une des- cription détaillée du chassis 27, du chariot 30, du vérin précité et des moyens de verrouillage du chassis 27 sur le conteneur 28 est donnéedans la demande de brevet fran- çais nQ 77. 27 295 précitéeà laquelle on pourra se référer, étant bien entendu que le dispositif correcteur d'assiette 1 peut être utilisé avec n'importe quel autre dispositif de préhension analogue au moyen duquel le point de suspen- sion du châssis à l'engin de levage peut être déplacé sous la commande de signaux émis par le correcteur d'as- siette 1. La Fig. 4 est un schéma électrique simplifié de commande du dispositif de préhension de la Fig. 5.Comme le montre ce schéma, le moto-réducteur 5 est connecté d'une part -direc-extnt à un conducteur d'alixrentation 31 et d'autre part à un conducteur d'alimentation 32 par l'intermédiai- re de deux voies parallèles 33 et 34. Par convention, on supposera que le moteur 5 tourne dans le sens horaire lorsqu'il est connecté au conducteur d'alimentation 32 par la voie 33 et dans le sens anti-horaire lorsqu'il est connecté à ce même conducteur d'alimentation 32 par la voie 34. Les conducteurs d'alimentation 31 et 32 sont IO eux-mêmes reliés à une source d'alimentation électrique (non représentée). D'autre part, des électro-distribu- teurs D et G de commande du vérin de déplacement du chariot 30 sont connectés en parallèle dans des voies et 36 entre les conducteurs d'alimentation 31 et 32. I5 Un commutateur à deux positions A et B permet de comman- der la mise sous tension des voies 33 et 34 d'une part et 35 et 36 d'autre part. La voie 33 comporte, en série entre la borne A du commutateur 37 et le moteur 5, un contact normalement fermé C 22 commandé par le détecteur de proximité 22 et un contact normalement ouvert C 18 commandé par le détecteur de proximité 18. De même, la voie 34 comporte en série, entre la borne A et le moteur , un contact normalement fermé C 23 commandé par le détecteur de proximité 23 et un contact normalement ou- vert C 19a commandé par le détecteur de proximité 19. D'autre part, un contact C 18 commandé par le détecteur de proximité 1c est disposé dans la vôie 35 et un contact également normalement ouvert C 19 commandé par le détecteur-de proximité 19 est disposé dans la voie 36. Le circuit est complété par des contacts normalement fermés C 20 et C 21 commandés respectivement par les détecteurs de proximité et 21 et disposés en série dans le circuit d'alimenta- tion du moteur L de l'engin de levage (non représenté). En fonctionnement, lorsque le dispositif de préhension 27 a été amené sur un conteneur 28 comme représenté à la Fig. 5etverrouillé sur celui-ci comme décrit, par exemple, dans la demande de brevet français précitée, la bille 15 quitte le point C si l'inclinaison du conteneur 28 est supérieure à l'incertitude admise, à savoir l'inclinaison o>de la piste de la bille 15. Si l'on suppose, comme c'est le cas à la Fig.5, que le conte- neut penche sur la droite, la bille 15 est en appui contre la plaquette d'extrémité 17 adjacente au détecteur de proximité 19. Ayant détecté la présence de la bille 15, IO celui-ci maintient alors le contact.C 19a fermé. Le con- tact mobile du commutateur 37 est alors amené à la posi- tion A, ce qui a pour effet d'alimenter le moto-réducteur par l'intermédiaire de la voie 34 et de le faire tourner - dans le sens antihoraire qui tend à ramener l'ensemble 9 à l'horizontale. Lorsque celui-ci arrive à 40 minutes de l'horizontale, la bille 15 commence à rouler vers le cen- tre C de sa piste et, ayant quitté le voisinage du détec- teur 19,ce dernier ouvre le contact C 19a de sorte que l'alimentation du moto-réducteur 5 est interrompue. Tou- tefois, le temps de réponse de l'ensemble fait qu'une légère course supplémentaire est effectuée à partir du moment o l'inclinaison est revenue à 40 minutes, de sor- te que, lors de l'arrêt, l'ensemble 9 est revenu pratique- ment à l'horizontale. Au cours de cette phase, les con- tacts C 22 et C 23 restent en principe fermés, sauf si la lame 24 a découvert le détecteur de proximité 23, ce qui signifie alors que l'ensemble 9 a basculé au-delà d'une valeur maximale autorisée. Le dispositif de préhension 26 et le disposi- 3a tif correcteur d'assiette 1 se trouvant alors dans l'état représenté à la Fig. 6, on soulève légèrement le conte- neur qui prend alors une certaine assiette fonction de la position de son centre de gravité par rapport à la verti- cale du point de suspension. Sauf coïncidence exceptionel- le, cette assiette ne sera pas égale à son inclinaison initiale Y (Fig. 5) , de sorte que la bille 15 va rouler à nouveau dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de cette inclinaison. Si, comme représenté à la Fig. 7, le conteneur 28 tend àL se redresser, la bille 15 roule vers la gauche et vient prendre appui contre la plaquette d'extrémité 17, de sorte que le détecteur de proximité 18 ferme le contact C 18b. Si l'on amène alors le contact mobile du commutateur 37 dans la position B, l'électro- distributeur D est alimenté et provoque le déplacement du chariot 30 jusqu'à ce que, l'ensemble 9 étant revenu à l'horizontale, la bille quitte la plaque 17 et arrête le mouvement du chariot 30. Le conteneur 28 est alors re- devenu parallèle à sa position de départ et présente une inclinaison T sur l'horizontale. I5 Naturellement, si au cours de cette dernière opération l'inclinaison du conteneur 28 atteint 50, la bille 16 vient, suivant le sens de cette inclinaison, au voisinage de l'un ou l'autre des détecteurs 20 et 21 qui ouvre alors son contact correspondant C 20 ou C 21 et interrompt l'alimentation du moteur L de l'engin de leva- ge, maintenant ainsi l'inclinaison du conteneur à 5 maximum. Bien entendu, on comprendra que les détecteurs 2Q, 21, 22 et 23 ne sont prévus que par sécurité et que le système pourrait fonctionner avec le seul détecteur de niveau constitué du corps 13 et de la bille 15 asso- ciés aux détecteurs de proximité 18 et 19. Le détecteur de niveau à bille suivant l'invention présente de nom- breux avantages par rapport à un détecteur de niveau à liquide. C'est ainsi, tout d'abord, que la précision de, l'arrêt est constante puisque la bille reste au contact du détecteur jusqu'à une inclinaison égale à celle de sa piste, à savoir 40 minutes dans l'exemple considéré. D'autre part, cette précision du fonctionnement est indépendante de la température, des inclinaisons pouvant atteindre 300 et plus étant réalisables,et la bille présente une position stable à l'horizontale, éliminant ainsi les ris- ques de battements en fonctionnement. Enfin, le détecteur de niveau à bille suivant l'invention est d'un encombre- ment et d'un poids réduits. - REVENDrCATIONS - 1.- Détecteur de niveau, caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire (13; 14) fermé à chacune de ses extrémités (17) et présentant une piste de roulement plane ou faiblement concave, une bille (15; 16) adaptée pour rouler sur ladite piste de roulement vers l'une ou l'autre desdites extrémités fermées du corps en fonction de l'inclinaison du détecteur sur l'horizontale et deux capteurs (18, 19; 20, 21) pour détecter la présence de la bille (15; 16) respectivement à l'une et l'autre desdites extrémités (17) et émettre un signal en réponse à ladite détection. 2.- Détecteur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite bille (15; 16) est une bille mé- tallique et en ce que lesdits capteurs (18-21) sont des I5 détecteurs inductifs disposes à l'extérieur desdites extrémités fermées du corps (13; 14). 3.- Détecteur suivant l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit corps (13; 14) est fermé à chacune de ses extrémités par une paroi (17) en matière souple. 4.- Détecteur suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite piste de roulement présente un profil concave symétrique par rap- port à un point central CC} placé à mi-distance desdites extrémités fermées (17). 5.- Détecteur suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que ledit corps présente intérieurement la forme de deux troncs de cône (13a, 13b; 14a, 14b) identi- ques assemblés par leur plus grande base. 6.- Dispositif de préhension du type comprenant un châssis suspendu en un point à un engin de manutention et destiné à être amené sur une chargepar exemple un con- teneur, des moyens pour verrouiller le châssis sur la charge, des moyens pour déplacer ledit point de suspension suivant une direction de référence du châssis, un détec- teur de niveau articulé sur le châssis pour pivoter dans un plan vertical parallèle à ou contenant ladite direc- tion et adapté pour fournir un signal de sortie lorsqu'il présente un défaut d'horizontalité, des moyens d'action- nement du détecteur, des moyens pour asservir lesdits moyens d'actionnement au signal de sortie du détecteur de manière à commander, dans la position o le châssis est en place sur la charge, le basculement automatique du IO détecteur dans sa position horizontale, préalablement au hissage de la charge par ledit dispositif de préhension, des moyens d'inhibition des moyens d'asservissement pour maintenir, lors du hissage de la charge, le détecteur dans sa position relative par rapport au châssis dans I5 laquelle il mémorise l'angle d'assiette de la charge, et des moyens sensibles audit signal de sortie pour comman- der, lors du hissage de la charge, le déplacement dudit point de suspension dans une position o il annule le défaut d'horizontalité du détecteur, caractérisé en ce que ledit détecteur de niveau (13, 15, 18, 19) est un dé- tecteur de niveau suivant l'une quelconque des revendi- cations 4 et 5. 7.- Dispositif de préhension suivant la revendi- cation 6, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième détecteur de niveau (14; 16, 20, 21) de limitation de l'inclinaison de la charge, dont la concavité de la pis- te est supérieure à celle du premier détecteur (13, 15, 18, 19)1. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que les capteurs (20, 21) du second détecteur de niveau sont agencés pour commander l'interruption du hissage de la charge (28) par ledit engin de manutention en réponse à la détection de la bille, la concavité de la piste du second détecteur de niveau (14) étant déter- minée en fonction de l'inclinaison maximale autorisée de la charge (28) de manière que la détection de la bille (16) par l'un ou l'autre de ses capteurs (20, 21) corres- ponde à une inclinaison du second détecteur de niveau égale à ladite inclinaison maximale (,) de la charge (28). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la concavité de la piste du premier détecteur est déterminée de maniè- re que la détection de la bille (15) par l'un ou l'autre de ses capteurs (18, 19) corresponde à une inclinaison du IO premier détecteur de niveau (13, 15, 18, 19) de.l'ordre de quelques dizaines de minutes d'angle environ. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits premier et second détecteurs de niveau forment solidairement un I5 ensemble (9) articulé sur un support (4). 11.- Dispositif suivant larevendication 10, carac- térisé en ce que lesdits moyens d'actionnement sont cons- titués par un moto-réducteur (5) sur l'arbre (8) duquel est monté ledit ensemble. 12.- Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 10 et 11, caractérisé en ce que ledit ensem- ble porte une lame (24) adaptée pour osciller devant deux détecteurs de proximité auxiliaires (22, 23), la largeur de ladite lame (24) et la position relative desdits détec- teurs de proximité auxiliaire étant déterminées pour que les détecteurs de proximité auxiliaires interrompent l'a- limentation desdits moyens d'actionnement (5) lorsqu'ils sont découverts individuellement par ladite lame.