Brevet FR2557551A1 — publié le 19850705

La présente invention concerne une pince pour la manutention et le levage d'objets lourds, et plus particulièrement une pince automatique permettant la manutention et le levage d'un ou deux rails de voie ferrée sans requérir d'opération manuelle d'accrochage ou de décrochage. On connait divers appareils de levage et de manutention de charges, telles que des rails de voie ferrée, comportant généralement un moyen de préhension en forme de pince mobile verticalement, dont les mâchoires peuvent hêtre commandées pour se refermer sur la charge et la maintenir pendant l'opération de levage. Dans le domaine de la manutention et du levage des rails de voie ferrée, les dispositifs usuels nécessitent le contrôle préalable de la position de la pince et de ses machoires au-dessus du rail, puis le contrôle de la fermeture sur le rail pour en assurer le levage en toute sécurité; ces opérations exigent généralement la présence de plusieurs personnes et occasionnent des pertes de temps. On a ainsi été amené à mettre au point des dispositifs dont le fonctionnement est automatique, et la demande de brevet français 2 511 993 décrit un exemple de pince automatique constituée de deux mors au sommet inférieur d'un parallélogramme déformable, l'ouverture et la fermeture de la pince étant contrôlées par un mécanisme télescopique placé suivant la diagonale horizontale du parallélogramme. La présente invention a pour objet une pince automatique pour la manutention et le levage de charges dans de bonnes conditions de sécurité et de fiabilité. L'invention a également pour objet une pince pour la manutention et le levage de charges comprenant un mécanisme d'automatisation de fonctionnement, simple et d'entretien aisé. La pince automatique pour la manutention et le levage de charges suivant l'invention comporte deux bielles supportant des tenailles, chaque bielle étant articulée à un bras des tenailles de telle sorte que les bielles et les bras des tenailles forment un quadrilatère déformable soutenu par le sommet opposé W l'axe d'articulation des bras des tenailles et susceptible d'hêtre soulevé par un moyen de levage; suivant une caractéristique de l'invention, la pince automatique comporte un mécanisme télescopique placé sur la diagonale verticale du quadrilatère déformable, entre l'axe d'articulation des tenailles et le support des bielles comprenant des moyens pour transformer le mouvement linéaire résultant de la variation de longueur de la diagonale verticale du quadrilatère déformable en rotations successives d'une pièce qui limite l'allongement du mécanisme télescopique en fonction de sa position angulaire. Suivant une forme préférentielle de réalisation de l'invention, le mécanisme télescopique comporte une tige sensiblement verticale, solidaire de l'axe d'articulation des tenailles, agissant sur une came solidaire du support des bielles et pouvant tourner librement autour de l'axe de la tige de telle sorte que chaque mouvement de montée ou de descente de la tige fasse tourner la came d'une position à la position suivante. De plus, le débattement de la tige est limité par la position de la came et deux positions successives de la came correspondent alternativement à une limite haute et à une limite basse du débattement de la tige. Lorsque la tige est dans sa position limite basse, la pince est en position de fermeture, tandis qu'elle est en position d'ouverture quand la tige est en position limite haute. Le mécanisme télescopique d'automatisation peut être avantageusement constitué par une came cylindrique de même axe que la tige, présentant à son bord supérieur des encoches alternativement courtes et profondes, et à son bord inférieur des encoches de meme profondeur, disposées de telle sorte que le fond de chaque encoche supérieure soit à l'aplomb du milieu d'une encoche inférieure, les encoches de la came coopérant avec deux goupilles solidaires de la tige placées de part et d'autre de la came. Lorsque la tige est déplacée suivant l'axe de la came cylindrique l'une ou l'autre des goupilles vient en contact avec la pente d'une encoche et fait tourner la came en glissant sur la pente de l'encoche jusqu'au fond, de telle sorte que l'autre goupille se trouve alors à l'aplomb du milieu de l'encoche suivante de l'autre bord de la came. Ainsi, en position d'ouverture, la goupille supérieure est au fond d'une encoche courte du bord supérieur de la came. Lorsque la tige remonte, la goupille inférieure vient en contact avec la pente d'une encoche du bord inférieur de la came, (position intermédiaire), puis glisse sur cette pente en faisant tourner la came jusqu'à arriver au fond de l'encoche (position de transfert). Au cours de ce mouvement, la goupille supérieure a été dégagée de l'encoche supérieure courte et se trouve à l'aplomb du milieu de ltencoche suivante qui est une encoche profonde. Lorsque la tige redescend, la goupille supérieure vient en contact avec la pente de l'encoche profonde, fait tourner la came, jusqu'à arriver au fond de l'encoche profonde (position de fermeture) sans toutefois toucher le fond.Si la tige remonte, puis redescend, le même mouvement de la came en résulte, et la goupille supérieure passe alors de l'encoche profonde à l'encoche suivante, qui est une encoche courte, ce qui correspond à une position d'ouverture de la pince. Ainsi, un simple mouvement de va et vient de la tige provoque le passage d'une position d'ouverture de la pince à une position de fermeture, et inversement. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, les bras des tenailles sont articulés aux bielles au moyen d'un axe qui peut coulisser librement dans une lumière de forme allongée formée dans l'extrémité inférieure de chaque bielle. Ainsi, lorsque la pince descend en position ouverte pour prendre un ou deux rails, les bras des tenailles sont maintenus par les axes d'articulation aux bielles qui reposent au bas des lumières, tandis que la goupille supérieure de la tige se trouve dans une encoche courte du bord supérieur de la came.Lorsque les mors des tenailles sont en contact avec le rail, le mouvement de descente de l'appareil de levage peut continuer, et la tige remonte dans la came cylindrique de telle sorte que la goupille supérieure se dégage de l'encoche courte, tandis que les axes d'articulation des bras.et des bielles coulissent dans les lumières, sans modifier sensiblement la position d'ouverture des tenailles. Lorsque le mouvement de descente se poursuit, la goupille inférieure de la tige fait tourner la came en agissant sur une encoche inférieure, tandis que les axes sont dans le haut des lumières. L'opérateur inverse alors le mouvement de l'appareil de levage et fait remonter le support des bielles. Dans ce mouvement, la tige redescend dans la came et la goupille supérieure s'engage dans l'encoche suivante, qui est une encoche profonde, tandis que les axes d'articulation des bielles et des bras des tenailles coulissent jusqu'à arriver au bas des lumières. La poursuite du mouvement de levage provoque la fermeture des tenailles sur le rail tandis que la goupille supérieure glisse sur les pentes de l'encoche profonde en faisant tourner la came de telle sorte que la goupille inférieure se trouve à l'aplomb du milieu de l'encoche suivante. Dans cette position de fermeture, le poids de la pince et des rails est supporté uniquement par les axes d'articulation, car la goupille supérieure ne touche pas le fond de l'encoche profonde. Le mouvement inverse permet de déposer au sol les rails retenus par la pince. La présence des lumières permet d'assurer le bon fonctionnement du mécanisme d'automatisation sans entrainer un élargissement de l'ouverture des tenailles, ce qui a pour avantage de limiter l'encombrement de la pince au niveau des mors qui peuvent ainsi s'adapter sur des rails disposés les uns à côté des autres dont les patins sont jointifs tandis que les champignons sont à faible distance. Pour l'application à la manutention de rails de voie ferrée, la pince est de préférence constituée sous forme d'un palonnier où les bielles supportent deux poutres mécano-soudées à section en T, reliant deux paires de tenailles parallèles. Chaque bielle est articulée à une chape soudée au milieu de la poutre, de telle sorte que le quadrilatère déformable est alors constitué par les bielles et l'ensemble poutre-bras des tenailles. L'axe d'articulation de la chape d'attache de chacune des deux poutres et de la bielle correspondante, peut coulisser dans la lumière de forme allongée pratiquée dans l'extrémité inférieure de chaque bielle.Le fonctionnement est identique à celui de la pince, mais la structure du palonnier comportant deux paires de tenailles réunies par deux poutres est particulièrement bien adaptée à la forme allongée des rails, et permet de lever un ou deux rails sans nécessiter une recherche précise du centre de gravité de la charge. Le mécanisme télescopique d'automatisation permet d'assurer le fonctionnement de la pince par un seul opérateur tout en assurant une excellente sécurité car il est actif au cours des mouvements d'ouverture et de fermeture de la pince, mais il est passif lors du levage des rails. De plus, la simplicité du mécanisme facilite son entretien. Bien entendu, la pince automatique de l'invention peut être utilisée pour le levage de diverses charges qui peuvent être de formes différentes. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparat tront plus en détail dans la description ci-après, relative à une forme préférentielle et non limitative de réalisation, en référence aux dessins annexés, qui représentent: Figure 1: une vue de face d'un palonnier automatique conforme à l'invention. Figure 2: une vue de dessus du palonnier automatique de la figure 1. Figure 3: une vue de face en élévation montrant le mécanisme d'automatisation utilisé dans le palonnier de la figure 1. Fig. 4-7: des vues schématiques du mécanisme d'automa tisation correspondant à des positions successives d'ouverture, intermédiaire, de transfert, et de fermeture. L Figure 8: une vue de face montrant un dispositif de positionnement du palonnier. Le palonnier automatique représenté sur les figures 1 et 2 est constitué de deux paires de tenailles parallèles comprenant chacune deux bras (1) et (1'), et reliées entre elles par deux poutres (2) et (2') au profil mécano-soudé en forme de T. Chaque bras (1) et la poutre (2), d'une part, et chaque bras (1') et la poutre (2'), d'autre part, forment deux "C" placés en vis-à-vis, s'emboîtant l'un dans l'autre en formant un cadre, et sont articulés autour d'un axe (3) traversant entièrement le cadre constitué par les tenailles et les poutres. L'extrémité inférieure des tenailles présente la forme d'un double mors (4) et (5), (4') et (5') respectivement. Chacune des chapes d'attaches (26) et (26') des poutres (2) et (2') est articulée par un axe (6), (6') respectivement, à une bielle (7), (7') respectivement.Les bielles (7) et (7') sont attachées à des axes (8) et (8') respectivement, solidaires d'une chape d'attache supérieure (9), et peuvent pivoter librement autour de ces axes. La chape (9) comporte un axe (10) permettant la fixation au crochet d'un appareil de levage. Chacune des bielles (7) et (7') présente à son extrémité inférieure, une lumière de forme allongée (11) et (11') respectivement, dans laquelle peut coulisser l'axe (6), (6') respectivement, de la chape d'attache des poutres (2) et (2'). Les deux bielles (7) et (7') et les bras (1) et (1') des tenailles forment donc un quadrilatère déformable dans un plan vertical qui permet de saisir les deux rails (12) et (13) entre les mors des tenailles. Le mouvement des tenailles est contrôlé par le mécanisme d'automatisation (14) représenté en détail sur la figure 3. Le mécanisme (14) d'automatisation est placé sur la diagonale verticale du quadrilatère formé par les bielles et les bras des tenailles. I1 est solidaire d'un carter (15) protecteur présentant un trou (16) dans sa partie supérieure pour l'accrochage sur un axe solidaire de la chape d'attache (9). I1 comporte une came cylindrique (17) dentée à ses deux extrémités supérieure et inférieure, liée au carter (15) par deux roulements à billes (18) à contacts obliques. La came (17) peut tourner librement autour de son axe, mais sa position est fixe en translation. Dans l'axe de la came (17) peut coulisser un plongeur (19), comportant à son extrémité inférieure un manchon (20) traversé par l'axe (3) du cadre des tenailles. Le plongeur (19) peut coulisser librement dans l'axe de la came (17) dans laquelle il est guidé par une bague de guidage (non représentée) de type usuel. Par contre la présence du manchon (20) interdit toute rotation du plongeur (19) autour de son axe. Le coulissement du plongeur (19) dans la came (17) est limité par une goupille supérieure (21) et une goupille inférieure (22) qui peuvent coopérer avec les encoches supérieures et les encoches inférieures, respectivement, formant les dentures de la came (17). La denture supérieure de la came (17) comprend quatre encoches alternativement profondes (23) et courtes (24). La denture inférieure comporte quatre encoches de transfert (25) identiques. La denture inférieure est décalée de 450 par rapport à la denture supérieure. Le fonctionnement du mécanisme d'automatisation de la pince est décrit en détail ci-après. En position initiale, la pince est ouverte et suspendue par l'attache (9) au dispositif de levage, au-dessus des rails (12) et (13). Dans cette position, la goupille supérieure (21) du plongeur (19) repose sur le fond de l'encoche courte (24) comme le montre la figure (4), tandis que la goupille inférieure (22) est dégagée des encoches de transfert (25). La goupille supérieure (21) supporte alors le poids du cadre, tenailles ouvertes. La figure 5 représente la position intermédiaire. En manoeuvrant le dispositif de levage, on a fait descendre le cadre des tenailles jusqu'à ce qu'il repose sur le champignon des rails (12) et (13). A ce moment, les axes (6) et (6') supportant le cadre par l'intermédiaire des chapes (26) et (26') des tenailles sont au fond des lumières (11) et (11') des bielles (7) et (7'). Lorsque le mouvement de des~ cente de la chape d'attache (9) continue, le cadre des tenailles reste sur le champignon des rails (12) et (13) et les lumières (11) et (11') des bielles coulissent sur les axes (6) et (6').Au cours de ce mouvement, le plongeur remonte jusqu'à ce que la goupille supérieure (21) soit dégagée de l'encoche courte (24) tandis que la goupille inférieure (22) est à proximité immédiate du milieu de la pente de l'encoche inférieure (25) en raison du décalage de 450 des dentures inférieure et supérieure, l'une par rapport à l'autre. Cette position intermédiaire est représentée sur la figure 5. Lorsque la chape d'attache (9) continue de descendre, les axes (6) et (6') glissent dans les lumières (11) et (11') jusqu'à arriver au sommet des lumières. Ce mouvement correspond au déplacement de la goupille inférieure (22) du plongeur (19), de la position représentée sur la figure 5 à celle de la figure 6, au fond de l'encoche (25) de la denture inférieure. Au cours de ce déplacement linéaire, la goupille inférieure (22) glisse sur les pentes de la denture et fait donc tourner la came d'un angle de 450 qui amène l'encoche supérieure profonde (23) devant la goupille supérieure (21). La goupille inférieure est alors dans sa position la plus élevée ce qui correspond à la position la plus basse de la chape d'attache (9), les tenailles étant ouvertes. Cette position de transfert est représentée par la figure 6. On manoeuvre alors le dispositif de levage pour faire remonter la chape d'attache supérieure (9). Au début de ce mouvement de montée, les lumières (11) et (11') glissent sur les axes (6) et (6') et le cadre des tenailles repose toujours sur le champignon des rails (12) et (13) tandis que la goupille supérieure (21) s'engage dans l'encoche profonde (23). Lorsque le mouvement de remontée continue, la goupille supérieure (21) glisse sur la pente de la denture supérieure et fait tourner la came (17) d'un angle de 450 jusqu'à arriver au fond de l'encoche profonde (23) comme le montre la figure 7.Dans ce même mouvement, les axes (6) et (6') se trouvant au fond des lumières (11) et (11'), sont entraînés par les bielles (7) et (7') et provoquent la fermeture des tenailles sur les rails (12) et (13) de telle sorte que les mors (4) et (5') d'une part, (4') et (5) d'autre part, se referment sous les champignons des rails. Dans cette position de fermeture représentée sur la figure 7, la goupille supérieure (21) est au fond de l'encoche profonde (23) mais ne le touche pas. Lorsque le mouvement de levage continue, les rails serrés par les tenailles, sont soulevés, et leur poids est supporté par le cadre, les bielles et les attaches des bielles, tandis que le mécanisme d'automatisation n'est pas soumis aux efforts de manutention. La pose des rails maintenus par les tenailles se fait suivant le mouvement inverse. Au moyen du dispositif de levage, on abaisse les tenailles jusqu'à ce que les patins des rails touchent le sol. Le mouvement de descente continue et, successivement, le cadre des tenailles repose sur le champignon des rails, puis les bras (1) et (1') des tenailles restent temporairement fixes tandis que les lumières (11) et (11') glissent sur les axes d'articulation (6) et (6'); dans le même mouvement, le plongeur (19) remonte et la goupille supérieure (21) se dégage de l'encoche profonde (23) de la denture supérieure tandis que la goupille inférieure (22) vient au contact de la denture inférieure, sensiblement à la moitié de l'encoche, et glisse sur la pente de la denture en faisant tourner la came (17) de 450 jusqu'à ce qu'elle soit au fond de l'encoche. La goupille supérieure (21) se trouve alors à l'aplomb de la moitié de l'encoche suivante qui est une encoche courte (24). Au cours de ce mouvement, en fin de course des lumières (11) et (11'), les bielles (7) et (7') viennent appuyer sur les axes d'articulation (6) et (6') et provoquent l'écartement des tenailles en position d'ouverture en agissant sur les bras (1) et (1') jusqu'à toucher les butées soudées (27). Au moyen de l'appareil de levage, on fait alors remonter la chape d'attache (9) et les bielles (7) et (7'). En raison des lumières (11) et (11') qui coulissent sur les axes (6) et (6'), le cadre reste temporairement en contact avec le champignon des rails, tandis que les tenailles restent ouvertes. Dans ce mouvement, le plongeur (19) descend et la goupille supérieure (21) vient en contact avec la pente de l'encoche courte (24) qu'elle repousse en faisant tourner la came (17) jusqu'à arriver au fond de l'encoche courte (24), tandis que la goupille inférieure (22) est dégagée de la denture inférieure et se trouve à l'aplomb de la moitié de l'encoche suivante.Le plongeur ne pouvant descendre davantage, les tenailles restent en position d'ouverture et, le mouvement de levage continuant, le cadre est retenu par la goupille supérieure (21) et se trouve soulevé au dessus des rails. I1 se trouve alors prêt pour une autre manoeuvre. La figure 8 représente une vue de face d'un palonnier comportant un dispositif de positionnement constitué par une tige cylindrique (28) sensiblement verticale montée télescopique dans un tube (29) solidaire de l'axe d'articulation des tenailles par l'intermédiaire d'une pièce en U servant d'entretoise et de protection. Lors de la manoeuvre de mise en place du palonnier sur les rails, il suffit de le déplacer jusqu'à ce que la tige (28) vienne au contact du champignon du rail et de l'abaisser ensuite pour que les mors des tenailles viennent s'adapter sur les rails. Un deuxième tube est placé de la même façon à proximité de la deuxième paire de tenailles, sur le même côté. Le parallélisme du palonnier et des rails est ainsi facilement assuré. REVENDICATIONS 1. Pince automatique pour la manutention et le levage de charges, comportant deux bielles, supportant des tenailles, chaque bielle étant articulée à un bras des tenailles, de telle sorte que les bielles et les bras des tenailles forment un quadrilatère déformable soutenu par le sommet opposé à l'axe d'articulation des bras des tenailles et susceptible d'être soulevé par un moyen de levage, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme télescopique placé sur la diagonale verticale du quadrilatère déformable, entre l'axe d'articulation des tenailles et le support des bielles, comprenant des moyens pour transformer le mouvement linéaire résultant de la variation de longueur de la diagonale verticale du quadrilatère déformable en rotations successives d'une pièce qui limite l'allongement du mécanisme télescopique en fonction de sa position angulaire. 2. Pince automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme télescopique comporte une tige sensiblement verticale, solidaire de l'axe d'articulation des tenailles, agissant sur une came solidaire du support des bielles et pouvant tourner librement autour de l'axe de la tige de telle sorte que chaque mouvement de montée ou de descente de la tige fasse tourner la came d'une position à la position suivante. 3. Pince automatique selon la revendication 2 caractérisée en ce que le débattement de la tige est limité par la position de la came et deux positions successives de la came correspondent alternativement à une limite haute et à une limite basse du débattement de la tige. 4. Pince automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le mécanisme télescopique est constitué par une came cylindrique de même axe que la tige, présentant à son bord supérieur des encoches alternativement courtes et profondes, et à son bord inférieur des encoches de même profondeur, disposées de telle sorte que le fond de chaque encoche supérieure soit à l'aplomb du milieu d'une encoche inférieure, les encoches de la came coopérant avec deux goupilles solidaires de la tige placées de part et d'autre de la came. 5. Pince automatique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la came cylindrique comporte quatre encoches équidistantes sur chacun de ses bords. 6. Pince automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bras des tenailles sont articulés aux bielles au moyen d'un axe qui peut coulisser librement dans une lumière de forme allongée formée dans l'extrémité inférieure de chaque bielle. 7. Pince automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un palonnier pour la manutention et le levage de rails dans lequel chaque bielle est articulée par l'intermédiaire d'une chape, à une poutre reliant deux paires de tenailles parallèles. 8. Pince automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque bras des tenailles comporte deux mors destinés à s'adapter au champignon de deux rails.