Brevet FR2526775A1 — publié le 19831118

L'invention se rapporte à un ensemble de repérage et de commande de position d'un organe de préhension par rapport à la face supérieure d'un empilement d'éléments en vue de la détermination de la hauteur optimale de prise par un organe de préhension opérant en aveugle. Dans diverses industries, on est amené régulièrement à soulever des produits entreposés en tas sans connaître précisément la position des éléments de prise de l'organe de préhension. C'est le cas, par exemple, dans le domaine sidérurgique ou les brames sortant de coulée sont empilées temporairement en tas à l'extérieur des ateliers à des températures encore élevées. Avant leur conformation intermédiaire en produit semi-oeuvré par passage - en laminoir, les brames subissent un réchauffage jusqu'à des températures de 800 - 9000C. Afin de réduire l'apport énergétique complémentaire, on réalise un stockage temporaire en fosses isolées thermiquement, au fond desquelles les brames sont empilées les unes sur les autres pour garder sensiblement leur température jusqu'au traitement ultérieur. a manutention et notamment le levage de ces brames se pratiquent à l'aide d'un couple de pinces géantes dont les mors enserreilx'par I par ses flancs la brame inférieure de ltempilement transporté. Si la manoeuvre de prise s'avère relativement aisée pour des empilements en plein air, il en va tout autrement pour le levage des brames déposées au fond des fosses. L'opérateur peut guider visuellement la pince pour l'amener en position correcte au-dessus de l'empilement. Il opère par contre totalement en aveugle pour la prise d'une brame isplée ou d'une pluralité de brames. Cette difficulté est augmentée parce que l'on empile des brames de différentes épaisseurs. L'invention a pour but de déterminer le niveau optimal de prise en vue de la mise en position de la pince et du levage d'une brame isolée ou d'une pluralité de brames dans un empilement disposé au fond d'une fosse. Ce but est obtenu selon l'invention par un matériel simple, robuste, dont le fonctionnement reste insensible aux chocs et à la chaleur rayonnée par les brames. Ce matt;riel permet en outre l'automatisation complète de la prise. A cet effet, I' iivention se rapporte à un ensem blc de repérage et de commande de position d'un organe de préhension par rapport à la face supérieure d'un empilement d'éléments rectilignes plats caractérisé en ce qu'il se compose jt sondes constituées d'un moteur électrique à un seul sens d'elltrainement et à deux valeurs de couple associé à un treuil et disposé sur la traverse inférieure de l'organe de levage, moteur entraînant, au bout d'un lien flexible, tine masse en mouvements de descente par frein moteur et en mouvements de levage après contact avec la face supérieure de ltempilement. Les mouvements verticaux de l'organe de préhension sont asservis aux mouvements de la charge pendant toute la phase de fermeture de la pince. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution ceci en référence au dessin accompagnant dans lequel .La figure 1 est une vue générale schématique mixte en perspective et en coupe il lustrant le stockage temporaire des brames dans une fosse et la prise par la pince à mors autoserrants. .La figure 2 est une vue en élévation représentant globale ment l'ensemble des moyens mis en oeuvre par l'invention. .Les figures 3 à 6 rieprésentént de façon schématique les différentes phases correspondant à la prise d'un groupe de brames et à son levage; - figure 3 : pinces en cours de descente, - figure 4 : contact de la masse avec la face supérieure de la brame supérieure et poursuite de la descente, - figure 5 : fermeture des- pinces avec maintien de la traverse inférieure à niveau constant, - figure 6 : levage.- Les rêches en trait fin indiquent un mouvement local, alors que les flêches en trait fort marquent un mouvement d'ensemble. .La figure 7 est une vue en plan représentant un exemple de disposition des sondes en trois zones de contact permet tant d'apprécier l'hori-zontalité des brames et de déterminer -la possibi I ité d'une prise. L'invention est un dispositif auxiliaire de repérage et de commande en position d'une pince double à mors autoserrants tel le que celle utilisée dans l'industrie sidérurgique pour la manutention des brames. Bien entendu, - d'autre applications s' avèrent possibles dès qu'il s'agit de la prise d'éléments rectilignes empilés, notamment ceux portés à des températures élevées. L'ensemble selon l'invention est appelé à assister l'opérateur durant la phase précédant la prise lorsque les flancs de l'empilement restent invisibles pendant toute la manoeuvre. Plus précisément, la pince de manutention à mors autoserrants se compose de deux ensembles de préhension 1 à bras articulés 2 selon une suspension du type parallèlogramme à articulation supérieure 3 et à deux articulations latérales tel les que 4. Ces bras se terminent par des mors à griffes ou crantés 5 qui assurent une prise efficace. Les ensembles de préhension 1 s'étendent de part et d'autre d'une traverse supérieure 6 et d'une traverse inférieure 7 sur laquelle ils sont montés articulés en deux po i nts, ce I I e-c i servant de plan support à I' i nvent ion. Les pinces sont actionnées en ouverture et en fermeture par un ensemble moteur 8 du type à palan et à câble 9 et point fixe 10, dont l'action a essentiellement pour but de rapprocher ou d'éloigner les traverses 6 et 7 entre elles. Bien entendu, d'autres montages conviennent par exemple à moteur sur la traverse supérieure 6 et à poulie sur la traverse inférieure 7. L'organe de préhension à double pince est porté par un engin ou un portique (non représenté) qui l'anime en mouvements verticaux et de translation d'ensemble par l'intermédiaire d'une suspension à câble 11 et d'un moteur de levage 12. On prévoit sur l'un des câbles, par exemple le câble central, une jauge de contrainte 13 qui a pour but de détecter la tension marquant le début de la prise. Le dispositif selon 1 'invention appelé ci-après sonde de niveau 14 est monté sur la traverse inférieure 7. Elle est constituée d'un moteur électrique 15 à un seul sens .iten,-raîllement d'un réducteur 16 entraînant une masse 17 par un lien flexible 18 sur un tambour 19 du type dévidoir jouant le-rôle dc treuil. Le moteur électrique 15 fonctionnera selon deux valeurs de couple : un couple faible devant le poids de la masse 17 et un couple moteur de remontée qui sert uniquement à remonter la masse en fin d'opération pour la remettre en place sous la traverse inférieure en position de retrait. Le moteur électrique 15 sera toujours sollicité dans le sens de la montée. Le premier couple ne sera pas assez fort pour entraîner la masse 17 vers le haut. II constituera par conséquent un frein motéur destiné à amortir ia descente de la masse - Le deuxième couple permet bien entendu la remontée de la masse. I I sera utilisé pour ramener la masse en position initiale escamotée sous la traverse inférieure 7. Le réducteur 16 est équipé d'un codeur angulaire absolu 20 qui fournira les informations sur la longueur du dévidage. On asservit le moteur de levage 12 de la pince au moteur 15 de la sonde de niveau 14 pour maintenir la pince à la hauteur optimale de prise pendant toute la phase de serrage. Ainsi les variations de hauteur détectées par le codeur 20 pendant l'opération de serrage seront compensées en agissant sur le moteur de levage 12 par une chaîne d'asserpissement classique. Pour plus de clarté, on décrira maintenant le fonctionnement du dispositif. Le plan dans lequel se trouvent les mors sera appelé plan de prise et référencé 21 - L'opérateur souhaite saisir et lever plusieurs brames de l'empilement. I I amène et met en place, mors ouverts l'organe de levage au-dessus du tas, en le centrant le plus parfaitement possible. Cette manoeuvre s' avère aisée car I l'extrémité supérieure de l'empilement est visible. La masse 17 logée initialement en position escamotée sous la traverse inférieure 7 est amenée en descente lènte dans le plan de prise 21. Son arrêt dans le plan de prise est obtenu par butée ou par la fin du lien flexible 18. On utilise ce point bas comme référence pour le codeur. Dès que la masse rencontre la face supérieure de la dernière brame, le lien flexible 18 devient lâche puis se tend en raison de ia diminution de poids et du faible couple qui devient alors entraîneur. Comme indiqué, sa valeur ne suffît pas, elle permet toutefois de garder le lien tendu et de l'enrouler sur le tambour 19 pendant toute la descente des mors. A partir du moment où la masse rencontre la face supérieure de la dernière brame, le codeur 20 donne des informations sur la longueur de descente des mors. La pince descend jusqu'à ce que le codeur 20 arrive à la valeur de consigne. L'extrémité des mors se trouve alors au niveau de la brame inférieure définissant le groupe à -soulever et le lien flexible 's'est enroulé d'une longueur égale à la descente des mors. Lorsque la descente des mors atteint l-a valeur de consigne, ctest-à-dire ceile mise en mémoire pour le nombre de brames choisies, la pince est immobilisée et on commande la fermeture des mors. Cette fermeture a lieu en maintenant la traverse inférieure 7 à un niveau constant afin de garder la référence de distance D entre ladite traverse et la face supérieure de l'empilement. La phase de fermeture combine les actions des moteurs de levage 12 et de fermeture 8 de pince. Ces actions sont commandées par la chaîne d'asservissement qui a pour but de maintenir la traverse inférieure 7 à un niveau constant de la façon suivante. Le moteur 8 de fermeture de pince agit. E-n raison des caractéristiques de la pince, ceci a pour effet de descendre la traverse inférieure. Ce mouvement de descente est compensé de façon continue par un mouvement de levage de l'ensemble par le moteur 12 de manière à garder la traverse inférieure 7 à un niveau constant correspondant à la consigne. Ces mouvements sont obtenus par asservissement du moteur de levage 12 au codeur 20., Le signal de détection de fermeture est provoqué par la tension du câble de levage modifiant les caractéristiques de la jauge de contrainte 13. En effet, en raison même du caractère autoserrant des mors, ia fermeture se traduit par une tension du câble porteur. La distance D entre la traverse inférieure et le plan de prise restant constante, la prise s'effectue au niveau optimal déterminé préalablement et, le cas échéant, mis en memoire. Une a correction apportée sur la commande de hauteur de la pince permet de rattraper le léger décalage de niveau des mors entre la position ouverte et fermée. En mesurant le temps de fermeture, on connaît ce décalage et on commande une faible variation en hauteur au début du serrage. Comme déjà indiqué, on détermine la fin de prise par la détection d'une variation de la jauge de contrain- te 13 prévue sur le câble de levage. Comme représenté en figure 7, on envisage le montage de trois sondes de niveau 14 disposées en triangle sur la traverse inférieure 7 à une distance suffisante pour la précision requise. Cette détection selon trois zones permet d'apprécier l'horizontalité des brames et de déterminer en fonction des caractéristiques de. la pince si une prise est possible ou dangereuse. L'invention décrite ci-dessus est susceptible de variantes et de modifications. Celles-ci entrent dans le cadre de la présente protection dès lors qu qu'elles ne concernent que des aménagements sans apport invent-if. REVENDICATIONS 1. Ensemble de repérage et de commande en position et en prise d'un organe de préhension opérant en aveugle le long d'un empilement d'éléments rectilignes et plats en vue de la détermination de la hauteur de prise et de la commande en saisie, notamment dans le cas de brames empilées dans une fosse à saisir par paquets à l'aide d'une pince double à mors autoserrants et à traverse inférieure et supérieure, reliée à un portique ou à un engin par un câble de levage et commandé en ouverture et. fermeture par un groupe moteur du type palan, ensemble caractérisé en ce qu'il comprend au moins une sonde de niveau (14) installée sur la traverse inférieure (7) composée d'un moteur (15), d'un réducteur (16) et d'un tambour (19) relié cinématiquement à une. masse (17) par un lien flexible (18) s'enroulant sur le tambour, ledit moteur (15) toujours sollicité dans le sens de la montée de la masse fonctionne selon deux valeurs de couple et est équipé d'un codeur angulaire absolu (20) relié au moteur de levage (12) de la pince par une chaîne d'asservissement. 2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la faible valeur du couple est inférieure à celle nécessaire pour lever la masse (17) alors que l'autre valeur est supérieure ou égale au couple moteur nécessaire pour lever la masse (17). 3. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'unie jauge de contrainte (13) est montée sur le cable de levage. 4. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que la traverse inférieure est équipée de trois sondes de niveau (14) destinées à apprécier l'horizontalité des éléments en prendre. 5. Procédé de repérage et de commande en position et en prise d'un organe de préhension opérant en aveugle le long d'un empilement d'éléments plats et rectilignes par application des moyens selon les revendications de 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que l'on centre visuellement la pince au-dessus de l'empilement mors ouverts, que l'on fait descendre la masse í1/s jusqu' au plan de prise (21) défini par les deux mors, que l'on commande la pince en descente, le lien (lj arrivant à tension sous l'effet moteur du faible couple lorsque la masse rencontre la face supérieure du premier élément, que l'on commande le moteur (15) pour l'enroulement du lien 115) pendant la poursuite de la descente jusqu'à une longueur correspondant à la valeur de consigne, c'està-dire à la distance de l'endroit de prise sur le flanc de l'empilement par rapport à la face supérieure du premier élément, que l'on arrête la descente lorsque cette valeur est atteinte à partir des informations du codeur absolu (20), que l'on procède au serrage de la pince en gardant la traverse inférieur-e à un niveau constant par rattrapage continu en mouvements de levage d'ensemble commandés par une chaîne d'asservissement prévue entre le codeur (20) et le moteur de levage (12), que l'on apporte en début de serrage, après le signal de détection donné par la jauge de contrainte (13), la correction correspondant au décalage en hauteur des mors entre les positions ouverte et fermée.