Brevet FR2524453A1 — publié le 19831007

L'invention concerne un procédé de commande horizon- tale du point d'articulation de la charge d'une grue arti- culée, dont la flèche est constituée par un bras principal et par un bras d'extrémité ayant approximativement la même longueur L, le bras principal étant, à une extrémité, relié à la colonne de la grue par l'intermédiaire d'un dispositif de rotation et étant à l'autre extrémité, relié au bras d'ex- trémité par un axe de rotation commun et par l'intermédiaire d'un autre dispositif de rotation, le bras d'extrémité por- tant la charge à son extrémité libre. L'augmentation des transports par conteneurs sur les bateaux oblige à développer les systèmes de chargement de bord pour raccourcir le temps de séjour dans les ports et simplifier le transbordement des marchandises Les expérien- ces acquises avec les grues de bord classiques ont conduit au développement de nouveaux systèmes de chargement En par- ticulier, il faut porter au maximum la visibilité du grutier, il faut que les charges puissent être acheminées plus rapi- dement et avec plus de précision, et il faut réduire la hau- teur des grues pour améliorer la vue sur le pont. C'est ainsi qu'a été mis au point un nouveau type de grue de navire, dite grue articulée, dont les flèches sont constituées par un bras principal et par un bras d'extrémité. Le bras principal est monté sur la colonne de la grue, et le bras principal et le bras d'extrémité coopèrent l'un avec l'autre à la manière d'une articulation coudée. Le but de l'invention est de proposer une commande du dispositif de rotation situé entre le bras principal et la colonne de la grue, et de l'autre dispositif de rotation situé entre le bras principal et le bras d'extrémité Il faut que la commande électrique soit peu coûteuse à mettre en oeuvre et qu'il soit par ailleurs possible d'amener directement la charge aux endroits de chargement et de déchargement. Il existe déjà un dispositif de régulation destiné à des mécanismes d'entraînement d'un dispositif de chargement, en particulier d'une grue de navire, dans lequel un équipe- ment de chargement est disposé à l'extrémité d'une flèche pouvant tourner autour d'une articulation et o sont prévus des mécanismes d'entraînement régulés pour au moins un dispo- sitif de rotation, un mécanisme de levage et/ou un mécanisme transporteur, les mécanismes d'entraineinent étant équipés de régulateurs dont les valeurs de consigne à l'entrée sont re- liées îa des détecteurs d'un gabarit du dispositif de charge- ment; ces détecteurs enregistrent le déroulement désiré du mouvement et fournissent des valeurs de consigne à la régula- tion; l'extrémité de la flèche du gabarit est guidée dans une plaque de base par un organe de guidage, et l'organe de guida- ge coopère avec un mécanisme dont la rotation peut être réglée par un organe de réglage muni d'un levier de réglage, le par- cours en charge de l'articulation principale de la flèche du modèleepouvant être réglé par rapport à la fente pour obte- nir des distances diverses (DE-OS 28 06 399). Une régulation de ce type a l'inconvénient d'être très coûteuse C'est ainsi qu'il est nécessaire de prévoir un ga- barit particulier En outre, il n'est possible de parvenir à un point de prise de chargement ou un point de déchargement que selon un mode linéaire, le point visé désiré étant en d'autres termes atteint seulement par des parcours partiels en ligne droite, après passage par deux coordonnées. S'agissant d'un procédé tel que rappelé ci-dessus, on obtient une solution à ce problème, solution selon laquelle la valeur de l'angle f formé entre le bras principal et le bras d'extrémité est de O sélecteur du sens de la marche, à partir de la valeur de con- signe v du sens de la marche, et la rotation n A du bras prin- cipal autour de la colonne de la grue dont l'axe de rotation est A, est déterminée par n A V 1 ou la rotation N du bras 2 L 1 rsinai d'extrémité autour de son axe de rotation B qui est commun avec le bras principal est déterminée par n B = -2 n Asin' + v 2 A 2 2 L 7 C Le signe + ou du dernier quotient tient compte du fonctionnement dans les divers quadrants. La subdivision pythagorique de la valeur de consigne v du sens de la marche s'effectue dans la grandeur v et dans la valeur v 2,dans le détecteur du sens de marche, et la gran- deur v 1 et la valeur v 2 sont représentées par la tension par- tielle d'une tension d'alimentation U de deux potentiomètres disposés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre dans un plan L'importance de la valeur de consigne v du sens de la marche est représentée par la tension d'alimentation U Elle détermine la vitesse des rotations n A et n B âne commande de rotation destinée à l'augmentation variable de la vitesse de rotation est superposée à la valeur prédéterminée pour la ro- tuant par augmentation de la tension d'alimentation U des po- tentiomètres Cette dernière est prélevée sous forme d'une ten- sion partielle dans un autre potentiomètre. Les rotations déterminées par les tensions de commande, représentées par n A correspondant à'la rotation du bras princi- pal autour de la colonne de la grue, et n B correspondant à la rotation du bras d'extrémité autour de l'axe de rotation B qui est commun au bras principal et au bras d'extrémité sont alors multipliées par un facteur fixe qui tient compte du rapport de démultiplication et des données du dispositif de rotation en- traîné électriquement Les rotations N et n B s'effectuent en sens contraire. Un mode de réalisation schématique de l'invention est de- crit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Les figures 1 et 2 sont des vues respectivement de côté et par dessus d'une grue articulée, La figure 3 représente une section du bras d'extrémité o't est indiquée la cabine du grutier ainsi que le détecteur du sens de marche prévu dans cette cabine, La figure 4 explique les rapports mathématicues de l'ob- jet de l'invention, La figure 5 représente un exemple de réalisation du circuit lectrique destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention Sur toutes les figures de ce dessin, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes chiffres de références. A la figure 1, la cologne ( 1) de la grue est reliée au ras pricipal ( 2) par l'intermédiaire d'un dispositif de ro- tation ( 4) il en résulte aue le bras principal ( 2) tourne au- tour de l'axe de rotation (A) A l'autre extrémité du bras prin- cipal ( 2), ce dernier coopère par l'intermédiaire d'un autre dispositif de rotation ( 6) avec le bras d'extrémité ( 3), ce dernier tournant autour de l'axe de rotation (B) qui est com- mun aux deux bras La cabine du grutier ( 7) est montée dans le bras d'extrémité ( 3) C'est de là qu'est commandé le point d'ar- ticulation de la charge ( 5). Sur la figure 2 qui est une vue en plan montrant la grue articulée, on peut voir l'angle () formé entre le bras prin- cipal ( 2) et le bras d'extrémité ( 3) Il couvre une zone qui est supérieure à 0, mais inférieure à 3600, et il est mesuré entre l'axe longitudinal ( 9) du bras d'extrémité et l'axe correspondant du bras principal ( 2). La figure 3 représente, à'plus grande échelle, la sectinn (CD) du bras d'extrémité ( 3) de la figure 2 On y reconnaît le détecteur de sens de marche ( 8) et le sélecteur de sens de mar- che ( 11) prévus dans la cabine ( 7) du grutier Dans ce détecteur, le point terminal ( 10) du sélecteur du sens de marche est aligné sur l'objectif commandé et constitué par le point d'articulation de la charge, ce point étant continuellement réajusté sur le but choisi du fait du mouvement propre du bras d'extrémité ( 3) Le point terminal ( 10) du sélecteur du sens de marche décrit un cercle sur le détecteur de sens de marche ( 8) La connexion entre le centre et le point terminal ( 10) du sélecteur de sens de marche constitue simultanément une valeur de consigne (V)du sens de la marche Entre celle-ci et l'axe longitudinal ( 9) du bras d'extrémité est formé l'angle ( La répartition pythago- rinue de la valeur de consigne (V) du sens de la marche conduit, en direction de l'axe longitudinal ( 9) du bras d'extrémité, à la grandeur v = v cos perpendiculaire à cette dernière. La figure 4 explique les rapports mathématiques de l'objet de l'invention Dans le triangle approximativement équilatéral comprenant les côtés (L) qui correspondent aux longueurs appro- ximativement égales du bras principal et du bras d'extrémité est formé l'angle () qui est délimité par ces deux côtés (L). Les lettres (B) et (A) désignent les deux axes de rotation de la grue articulée La cabine ( 7) du grutier est en outre repré- sentée par un carré Partant du sommet du triangle qui est à l'opposé de l'axe de rotation (A), on peut voir les rapports quand il y a un déplacement virtuel, c'est-à-dire un faible dé- placement imaginaire du bras d'extrémité ( 3) Le côté du tri- angle situé entre les deux côtés qui sont approximativement de même longueur a une valeur de 2 L sin Pour un triangle rec- tangle, formé au sommet non référencé du triangle équilatéral décrit jusqu'ici avec le point de départ et le point terminal du mouvement virtuel, l'hypothénuse est déterminée par 2/rn A. 2 L sin W 1 t, et le côté de l'angle droit qui est perpen- diculaire la position d'origine de l'axe longitudinal du bras d'extrémité est déterminé par 21 fn B L At L'angle du tri- angle aui est à l'opposé de ce côté de l'angle droit a la va- leur i. En utilisant les symboles: (L) pour la longueur (m) du bras, (n) pour la rotation au point A (tr/min) et (n B) pour la rotation au point B 2 XL 2 2 L JC 2 LL 2 27 CL Pour faciliter la représentation électrique des grandeurs sus-mentionnées, on peut également écrire la rotation au point B par: n B = 2 n A sin + À _ 2-' La figure 5 représente un exemple de réalisation (d'un circuit électrique destiné à la mise en oeuvre du proc&dé selon l'invention Le détecteur du sens de marche ( 8) con- tient deux potentiomètres ( 12 a) et ( 12 b) disposes dans un plan, et décalés de 90 l'un par rapport à l'autre; l'un est disposé dans le sens de l'axe longitudinal du bras d'extrémité, et sa tension de sortie est fonction de la position du détecteur de sens de marche ( 11) L'un des potentiomètres ( 12 a) forme la grandeur v 1 et le second po- l O tentiomètre ( 12 b) représente la valeur v 2 On mesure au moyen d'un détecteur d'angle ( 13) l'angle (i) compris entre le bras principal et le bras d'extrémité, et on le transforme en une tension On forme avec le générateur de fonction ( 14) sin A et avec le générateur de fonction ( 15) sin P Cette dernière valeur est portée au carré dans le multip 2 licateur ( 16) La grandeur v est combinée logique- ment avec la constante 1 dans l'amplificateur som- mateur ( 17) 2 >CL Sin A est divisé par cette valeur dans le diviseur ( 18) La valeur n A qui est maintenant form 6 e, est appli- quée à l'int 6 grateur de valeur de consigne ( 19) du dis- positif de rotation situé entre la colonne de la grue et le bras principal, puis à l'amplificateur inverseur ( 20). Ce dernier a un gain de 2. Grace au multiplicateur ( 21), on multiplie les va- leurs 2 n A et sin _ pour obtenir une valeur n B 1 i Dans le sommateur ( 22) La 2 valeur v 2 est combinée logique- ment avec la constante pour obtenir n B 2, et dans le totalisateur ( 23), 2)T les valeurs n B 1 et n B 2 sont combinées logiquement pour obtenir n B, en utilisant n B = n Bi + n B 2 Cette valeur est appliquée à l'intégra- teur de valeur de consigne ( 24) du dispositif de rotation situé entre le bras principal et le bras d'extrémité. Comme les deux valeurs des rotations n A et n B sont en outre appliqu 6 es à un amplificateur de réglage ( 25), on n'obtient ce résultat que, dans le cas o l'une des valeurs de consigne a atteint sa valeur limite, à savoir la valeur de consigne de vitesse prédéterminée, elle dépend de la grandeur de la valeur de consigne du sens de marche v ou de la tension d'alimentation U des potentiomètres, et elle se trouve rédui- te, ce qui fait que toutes les fonctions de calcul peuvent être maintenues pour la suite. Comme toutes les fonctions ne sont valables que pour un petit parcours, il faut que le sélecteur de sens de marche ( 11) soit constamment suivi pendant sa course par le grutier en di- rection du but à atteindre La mise en marche du dispositif de rotation ne s'effectue pas brusquement, mais selon une vitesse croissante qui correspond à la représentation symbolique conte- nue dans l'intégrateur de valeur de consigne ( 19) et dans l'in- tégrateur de grandeur de consigne ( 24) La limite imposée aux vitesses des rotations n A et n B est également représentée sym- boliquement dans les deux intégrateurs sus-mentionnés Elle est déterminée par la tension d'alimentation U des deux potentio- mètres ( 12 a)et ( 12 b). Au circuit de commande décrit ci-dessus et comprenant une valeur de rotation préalable et limitée est superposée une commande de rotation pour augmenter de façon variable la vitesse de rotation Ceci est obtenu électriquement au moyen d'un régu- lateur de tension ( 26) qui augmente la tension d'alimentation U quand il est activé par une tension de valeur a u L'augmenta- tion de tension 4 U indiquée ci-dessus peut également être réa- lisée par l'intermédiaire d'un potentiomètre qui coopère avec un autre levier de commande mécanique tel qu'une pédale à pied. Un interrupteur qui n'est pas représenté met en "marche" ou à l'"arrêt" la commande du point d'articulation de la charge. Il peut être monté sur le détecteur du sens de marche ( 8), en particulier en combinaison avec le sélecteur de sens de marche ( 11). REVENDICATIONS - 1 Procédé de commande horizontale du point d'articula- tion de la charge d'une grue articulée, dont la flèche est constituée par un bras principal ( 2) et par un bras d'extré- mité ( 3) ayant approximativement la même longueur L, le bras principal ( 2) étant relié, à une extrémité, à la colonne ( 1) de la grue par l'intermédiaire d'un dispositif de rotation ( 4) et, à l'autre extrémité, au bras d'extrémité ( 3) par un axe de rotation commun et par l'intermédiaire d'un autre dispositif de rotation ( 6), le bras d'extrémité ( 3) portant la charge à son extrémité libre, caractérisé en ce que la valeur de l'an- gle/ formé entre le bras principal ( 2) et le bras d'extrémi- té ( 3) est de O C 34 3600, en ce qu'une valeur de consigne v du sens de la marche et destinée au point d'articulation de la charge ( 5) est prédéterminée dans une cabine de grutier ( 7) disposée dans le bras d'extrémité ( 3) par un sélecteur ( 11) d'un détecteur de sens de marche ( 8) et est réajustée de fa- çon continue par petits paliers, en ce qu'en fonction de la valeur de l'angle de déviation compris entre l'axe longitudi- nal ( 9) du bras d'extrémité ( 3) et le sélecteur ( 11) du sens de la marche est formée, à partir de la valeur de consigne v du sens de la marche, une grandeur v 1 = v cos 4 et une valeur v 2 = v sin d, et en ce que la rotation n A du bras principal ( 2) autour de la colonne ( 1) de la grue dont l'axe de rotation est (A) est déterminée par n A = ( a d et en ce que la rotation n B du bras d'extrémité ( 3) autour de son axe de rota- tion (B) qui est commun avec le bras principal ( 2) est déter- 21 ? v 2 minée par n B = -2 n Asin 2 24 L 2 Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que la répartition pythagorique de la valeur de consigne v du sens de la marche s'effectue dans la grandeur v 1 et dans la va- leur v 2, dans le détecteur du sens de marche ( 8). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce nue la grandeur v 1 et la valeur v 2 sont représentées par la ten- sion partielle d'une tension d'alimentation U de deux potentio-. mètres ( 12 a, 12 b) disposés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre dans un plan. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'importance de la valeur de consigne v du sens de la mar- che est représentée par la tension d'alimentation U, et déter- mine la vitesse des rotations n A et n Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une commande 5 rotation destinée à l'augmentation variable de la vitesse de rotation est superposée à la valeur prédéter- minée pour la rotation. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'augmentation de vitesse de rotation s'effectue par aug- mentation de la tension d'alimentation U des potentiomètres. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tension d'alimentation U est représentée par une ten- sion partielle d'un autre potentiomètre. 8 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une ten- sion correspondant à la grandeur v 1 est prélevée du potentio- mètre ( 12 a), est combinée logiquement dans l'amplificateur sommateur ( 17) à la constante 1 et est divisée dans le di- viseur ( 18) par la valeur sin qui provient de la tension de sortie du détecteur d'angle ( 13) et qui est formée dans le gé- nérateur de fonction ( 14), cette tension étant appliquée en tant que valeur de consigne de rotation N A à l'intégrateur de valeur réelle ( 19). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une tension correspondant à la valeur v 2 est prélevée du potentiomètre ( 12 b), combinée logiquement dans le sommateur ( 22) à la constante 1 pour obtenir la valeur n B 2 et addi- tionnée dans le totalisateur ( 23) à la valeur sin A, prove- nant de la tension de sortie du détecteur d'angle ( 13) et mise au carré dans le générateur de fonction ( 15) ou dans le multiplicateur ( 16) après sa multiplication dans le multipli- cateur ( 21)àvec la valeur -2 n A, ce qui représente la valeur n Bi, pour obtenir la valeur de consigne n B de la rotation, cette tension étant appliquée à l'intégrateur de valeur de consigne ( 24). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les valeurs de consigne n A et n B de la rotation sont appliquées à l'amplificateur de réglage ( 25), dont la tension de sortie représente la tension d'alimentation U des poten- tiomètres ( 12 a, 12 b). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce nue la sortie de l'amplificateur de réglage ( 25) est raccordée aux potentiomètres ( 12 a et 12 b) par un régulateur de tension ( 26).