Brevet FR2564080A1 — publié le 19851115

La présente invention a pour objet une installation pour la préhension et la manutention de balles de fourrage. La manutention des balles de fourrage, par exemple des bottes de paille ou de soin, notamment pour les stocker sur le plancher d'une grange, est une opération pénible et délicate en raison du poids élevé de ces balles. Ainsi, les balles cylindriques produites par les botteleuses modernes ont un poids de l'ordre de 250 kg, ce qui rend leur manipulation très malaisée et dangereuse. Diverses installations ont été commercialisées, qui permettent la préhension et la manutention mécanique des balles de fourrage. te plus souvent ces installations comprennent une voie de guidage composée de rails métalliques soudés disposés horizontalement au dessus de l'aire de stockage. Sur cette voie est monté un chariot mobile qui est pourvu d'un organe de préhension et d'élévation des balles de fourrage et qui porte deux moteurs électriques. Ian des deux moteurs sert à commander le déplacement horizontal du chariot sur la voie de guidage et l'autre sert à commander les mouvements verticaux de l'organe de przhen- sion équipant le chariot. Bien que généralement satisfaisantes sur le plan tech- nique, ces installations demeurent peu utilisées, notamment dans les petites et moyennes exploitations agricoles, a cause de leur prix prohibitif. En effet, le montage d'une installation de ce genre dans un bâtiment de ferme est une opération longue et coûteuse car elle nécessite, d'une part la fixation, avec soudage par un personnel qualifié, des rails de guidage métalliques, et d'autre part , la mise en place le long des rails d'une ligne d'alimentation électrique déformable pour les moteurs ( câble en serpentin sur attaches mobiles ). Par ailleurs, du fait qu'il porte les deux moteurs de commande, le chariot possède une inertie élevée ce qui réduit sa vitesse de fonctionnement et accroit sa consommation en énergie électrique. C'est pourquoi ce type d'installation est peu répandu. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une installation pour la préhension et la manutention de balles defourrage qui soit d'un prix de revient peu élevé, d1un montage facile, d'un fonctionnement simple et rapide, et qui consomme peu d'énergie. A cet effet, l'installation selon l'invention qui, comme les installations connues, comporte une voie de guidage horizontale sur laquelle est monté un chariot mobile, un organe de préhension suspendu au chariot et mobile verticalement par rapport à celui-ci, et des moyens de commande du déplacement horizontal du chariot sur sa voie de guidage et du déplacement vertical de l'organe de préhension, est caractérisée par le fait que ces moyens de commande sont constitués par une paire de moteurs-frein qui sont chacun pourvus d'un tambour moteur sur lequel est enroulé ltextré- mité d'un câble disposé de manière sensiblement parallèle à la voie de guidage, le câble associé à l'un des moteurs étant attaché directement au chariot mobile tandis que le câble associé à l'autre moteur est guidé dans le chariot mobile au moyen d1un élément de renvoi à 90 degrés et est attaché à l'organe de préhension. Ainsi, les deux moteurs étant montés en des lieux fixes, leur alimentation en énergie peut être réalisée par des moyens simples et bon marché; le chariot mobile, qui n'a pas à supporter ces moteurs est particulièrement simple et léger, ce qui améliore sensiblement le rendement de l'installation. La voie de guidage du chariot est avantageusement constituée par un ou plusieurs câbles porteurs, par exemple une paire de câbles disposés dans un plan horizontal, parallèlement l'un à l'autre. Dans ce cas le chariot comporte une paire de roues à gorge agencées pour rouler sur les câbles porteurs. l'élément de renvoi à 90 degrés sur lequel s'enroule le câble de commande de l'organe de préhension est avantageusement une poulie de renvoi, ce qui limite les frottements dans ce câble. Les moteurs-frein sont de préférence des motoréducteurs électriques présentant les mêmes caractéristiques techniques; leur mise en marche, dans un sens on dans l'autre, simultanément ou isolément, est commandé avantageusement à distance, à partir d'un bottier de commande unique e Par mise en route de l'un seulement des deux moteurs on peut commander 'e déplacement vertical de la charge qui cet accrochée à l'organe de préhension; par mise en route de l'autre moteur on réalise mi déplacement conjugué de la charge suivant les directions verticale et horizontale, à 45 degrés; par mise en route simultanée des deux moteurs dans le même sens on déplace la charge horizontalement; par mise en route @imultanée, en sens contraire, des deux moteurs, on obtient un déplacement conjugué de la charge suivant les directions verticale et horizontale, avec une composante verticale supérieure à la composante horizontale. L'installation est avantageusement équipée d'un dispo sites de sécurité apte à commander 1'arrêt des moteurs en cas de traction excessive se développant sur l'un et/ou l'autre des câbles de commande à la suite d'une fausse ma- noeuvre. Par ailleurs, il est intéressant de monter lorgna ne de renvoi sur le chariot avec mie certaine possibilité de débattement angulaire autour d'un axe vertical; en effet9 grâce à cet arrangement, il est facile d'accéder,au moyen de l'organe de préhension, à des charges situées en des zones décalées latéralement par rapport à la voie de gui dage du chariot. D'autres avantages et particularités de l'invention seront mis en évidence grâce à la description qui va main tenant en etre faite, en se référant aux dessins annexés. Ces dessins montrent, à simple titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préférentiel de l'installation objet de l'invention. - ta figure 1 est une vue de face, représentée de manière schématique, de l'installation, - La figure 2 est une vue de dessus de la figure 1; - La figure 3 représente, en vue partielle de face, la préhension d'une charge située à l'extérieur du bâtiment de stockage; - La figure 4 est une vue de face, à échelle agrandie, coupée par le plan IV-IV de la figure 5,d'une des consoles de soutènement des câbles porteurs de l'installation; - La figure 5 est une vue de coté, coupée par le plan Y-V de la figure 4, d'une paire de consoles; - la figure 6 est une vue de dessus, partiellement coupée, d'un mode de réàlisation préférentiel du chariot équipant l'installation; - les figures 7 à 10 sont des schémas illustrant les différentes possibilités de déplacement d'une charge au moyen de l'installation. L'installation représentée aux figures i et 2 est montée à l'intérieur d'un bâtiment, par exemple une grange, qui comprend un sol horizontal A, des murs verticaux B et un plafond C. L'un des cOtés de cette pièce ( c8té droit sur les figures ) est divisé en une partie inférieure et une partie supérieure par un plancher p qui s'étend incomplètement de l'autre cOté, de manière à y laisser une ouverture 0 ( à gauche des figures ). Une configuration de ce genre est courante dans les bâtiments agricoles. te plancher p sert d'aire de stockage pour les balles de fourrage; l'ouverture O sert de passage pour les y amener et pour les en retirer. L'installation qui va être décrite est montée entre deux murs Ba et Bb opposés, situés respectivement du côté de l'ouverture 0 et du coté de l'aire de stockage s. L'installation comprend deux moteurs-frein électriques Ma, Mb montés sur des socles la, lb, qui sont eux-mêmes montés, de manière basculante, sur des consoles 2a, 2b horizontales fixées aux murs Ba, Bb ( respectivement ). Chacun des socles la, lb peut basculer légèrement vers le bas, par rapport à la console fixe sur laquelle il est monté, autour d'un axe horizontal 3a, 3b parallèle aux murs Ba, Bb. Ce basculement se fait à l'encontre d'un ressort de compression taré 4a, 4b ( respectivement ), ainsi qu'il sera expliqué plus loin.La fixation des consoles 2a., 2b aux murs Ba, Bb est réalisée par tous moyens appropries qui dépendent de l'épaisseur et de la résistance de ces murs, par exemple au moyen de boulons. Chacun des moteurs X b est disposé de telle manière que son arbre de sortie est disposé horizontalement, parallèlement aux murs Ba, Bb. Cha- que arbre est équipé d'un tambour enrouleur de câble 5a, 5b. Ces deux tambours sont situds exactement en vis-à-vis l'un de l'autre. tes consoles 2a et 2b sont reliées l'une à l'autre par une paire de câbles parallèles, situés dans le même plan horizontal et disposés symétriquement par rapport à une ligne imaginaire passant par les centres des tambours 5a et 5b.Ces câbles, designés par les références 6, 7, sont avantageusement munis de dispositifs tendeurs, de type connu, qui n'ont pas été représentés sur les dessins dans un simple but de simplification. Si leur longueur est importante ils sont avantageusement soutenus par une ou - @paires Qe plusieurs/consoles de soutènement fixes an plafond C par tous moyens appropriés tels que des vis par exemple. Une /paire de consolesde ce genre a ete representee sur les figures et désignée par la référence 8. Les câbles 6,7 servent de voie de roulement pour un chariot 9 muni de deux roues à gorge coaxiales 10, 11 agen- cées pour s'engager sur ces câbles. Ces roues sont montes folles, coaxialement l'une et l'autre, à l'extérieur d'une armature 12 en forme de chape en U. A l'intérieur de la chape 12 est montée folle une poulie à gorge 13. Les roues 10, 11 et la poulie 13 peuvent tourner librement autour d'axes horizontaux perpendiculaires aux câbles 6 et 7. t'axe de la poulie 13 est légèrement décalé par rapport à l'axe commun des roues 10 et 11. la base de l'armature en U 12 est munie d'un oeillet 14 auquel est accroché l'extrémité d'un câble 15 dont l'antre extrémité est fixée et enroulée autour de l'un des tambours enrouleurs 5b. La longtieur de ce câble est sensiblement égale à celle de la voie de roulement 6, 7 du chariot 9. Sur l'autre tambour enrouleur 5a est attaché et enroulé l'extrémité d'un autre câble 16. Ce câble passe sur la poulie à gorge 13 et est attaché, par son extrémité opposde,à un organe de préhension 17. Ce dernier a la forme d'une pince de type connu, automatique ou manuelle; il a été représenté de manière très schématique car il ne fait pas à proprement parler partie de l'invention. la longueur du câble 16 est approximativement égale à la somme de la longueur de la voie de roulement 6, 7 et de la hauteur de cette voie par rapport au sol A. L'installation fonctionne de la manière suivante: L'opérateur se propose d'amener des balles de fourrage cylindriques F depuis le sol de la grange ( où il les a amenées par des moyens classiques ), jusqu'à l'aire de stockage s située sur le plancher p. A cet effet, il commence par saisir la balle F au moyen de la pince 17. Ensuite, au moyen du boitier de commande des moteurs Ma,M b, il met en route le moteur Ma, dans le sens qui provoque l'enroulement au câble 16 sur le tambour Sa. Ce mouvement du câble 16 provoque le soulèvement de la pince 17 et de la balle F verticalement( flèche V ). Durant ce déplacement l'effort subi par 7a poulie de renvoi 13 tend à déplacer le chariot 9 sur sa voie de roulement ( vers la gauche de figures ). Cependant, comme le moteur IWb est un moteur-frein, le tambour 5b reste immobile et le chariot 9 reste fixe. lorsque la balle F s'est élevée au-dessus du niveau du plancher p, l'opérateur inverse le sens de rotation du moteur Ma ( pour provoquer le déroulement du câble 16 ) et, simultanément, met en route le moteur Mb dans le même sens ( pour provoquer l'enroulement du câble 15 ). On obtient par conséquent un déplacement du chariot 9 vers la droite des figures.Tu fait que les deux moteurs Ma et Mb ont des caractéristiques techniques identiques ( notamment même vitesse de rotation et même diamètre des tambours enrouleurs 5a, 5b ), l'accroissement de longueur de la portion horizon tale du câble 16, dû au déplacement du chariot 9, est exactement compensé par le dévidage du tambour Sa. Par consé- quent, la poulie de renvoi 13 ne tourne pas et le brin vertical du câble 16 qui relie cette poulie à la pince 17 garde une longueur constante. la balle F a dont un déplacement purement horizontal ( flèche H ). Lorsque la balle F est arrivée au-dessus de l'endroit visé de l'aire de stockage s, l'opérateur commande l's'rrêt du moteur Mb ( ce qui provoque l'arrêt du chariot 9 ) et la poursuite de la rotation du moteur Ma dans le sens du dévidage du câble 16. On obtient ainsi la descente de la balle P sur le plancher p. Ensuite, l'opérateur arrête le moteur Ma, ouvre la pince 17 ( ou la fait ouvrir par un collaborateur présent sur l'aire de stockage ) pour libérer la balle P. Pour venir chercher la balle suivante, l'opérateur met en route les moteurs Ma et Mb dans le même sens: dévidage du câble 15 et enroulement du câble 16, ce qui provoque le déplacement vers la gauche des figures du chariot 9 et de la pince 17 suspendue à ce dernier. Lorsque celle-ci est arrivée dans l'ouverture 0, 11 opérateur arrête le moteur Mb et inverse le sens de rotation du moteur Ma, ce qui commande la descente de la pince 17. Une nouvelle opération de stockage peut alors commencer. Comme on le verra par la suite, lorsque la configuration du bâtiment l'autorise, il est possible de combiner les mouvements de déplacement verticaux et horizontaux de la charge transportée, afin de réduire la durée de l1opération.la liaison entre le boîtier de commande à distance et les moteurs Ma, Mb est soit une liaison par fils, soit une liaison de télécommande sans fil ( système à émetteur-récepteurs ).Cette dernière solution augmente la liberté de déplacements de l'opérateur et lui permet de mieux contrôler l'opération. En cas de tension excessive des câbles 15, 16, due à une fausse manoeuvre ou à l'accrochage de la pince avec un obstacle imprévu, l'effort anormal qui en résulte sur les tambours 5a et/ou 5b provoque le basculement vers le bas du socle associé 7a, lb, à l'encon- tre du ressort taré 4a, 4b. Ce basculement commande un contacteur ( non représenté )du genre interrupteur, qui provoque l'arrêt immédiat du moteur correspondant.Bien entendu, le tarage initial des ressorts 4a, 4b se fait en fonction du poids des balles qui seront manipulées par l'installation et en fonction de la résistance des moyens d'ancrage des consoles 2a, 2b sur les murs Ba, Bb ( ainsi que de la solidité de ces murs eux-mêmes ). La figure 3 montre comment on peut utiliser l'installation pour aller chercher des balles de fourrage à l'extérieur de la grange et pour les stocker à l'intérieur de celle-ci. Dans l'exemple représenté, l'un des murs Bb situés en bout de la voie de roulement 6, 7, est percé d'une ouverture D. Le sol A de la grange est surélevé par rapport au sol extérieur E sur lequel se trouvent les balles de fourrage F à stocker. L'installation comprend une rampe d'accès 18 qui est réalisée par exemple en barres métalliques soudées en forme de berceau, sur lequel les balles F peuvent glisser parallèlement à leurs génératrices, afin d'atteindre l'ouverture D. Cette opération est faite par mise en route du moteur opposé Ma ( non représenté ) et traction du câble 16 alors que le moteur Mb est à l'arrêt ( chariot 9 fixe ). Lorsque la botte F est arrivée sur le sol de la grange, l'opérateur actionne les moteurs Ma et Mb de la manière appropriée pour l'amener au lieu de stockage souhaité. Les figures 4 et 5 montrent une paire de consoles qui servent au soutènement des câbles porteurs 6, 7 en une zone intermédiaire de la voie de roulement du chariot 9. Chacune de ces consoles comprend une plaque supérieure 19 qui sert à sa fixation au plafond ( ou à des poutres ) de la grange. Elle comprend également une plaque inférieure horizontale 20 sur laquelle est fixé un sabot profilé 21. Transversalement, ce sabot présente une gorge semi-cylindrique qui sert de logement au câble 6, 7 soutenu ( Fig. 5 ); Longitudinalement il affecte la forme d'une paire de bosses reliées par un creux. Chacun des câbles 6, 7 est appliqué et maintenu contre le sabot 21 au moyen d'une bride telle qu'un étrier en fer rond 22 conformé en U. L'expérience a montré qu'une console de ce type permet un passage facile, sans déraillement, du chariot 9 sur les câbles 6, 7. La figure 6 montre une forme de réalisation préférentielle du chariot 9. Ce dernier comprend une armature constituée par une tôle pliée en U, dont la base est munie d'un oeillet d'accrochage 14 du câble 15. Il est équipé de deux roues à gorge 10, 11 montées folles sur un arbre transversal 23, à l'extérieur de l'armature. La poulie de renvoi à gorge 13 est montée folle sur un arbre transversal 24, à l'intérieur de l'armature. L'alésage de la poulie 13 entourant l'arbre 23 a une paroi 25 en forme de diabolo, si bien que la poulie peut basculer latéralement, d'un certain angle, par rapport à la direction longitudinale de déplacement du chariot 9 sur les câbles 6, 7.Cette aptitude de basculement, alliée à la souplesse des câbles porteurs 6, 7 et des câbles moteurs 15, 16, permet à l'opérateur d'aller chercher au moyen de la pince 17,des charges qui ne sont pas situées à l'aplomb de la voie de guidage 6, 7 mais qui sont au contrai- re décalées latéralement par rapport à celle-ci. Les figures 7 à 10 illustrent schématiquement les diverses possibilités de manutention d'une charge P. Selon la figure 7, le moteur Ma est en marche, dans le sens de l'enroulement du câble 16, alors que le moteur Mb est à l'arrêt. Le chariot 9 est fie et la charge F se d- place verticalement vers le haut ( flèche Y ). Si on inver- se le sens du moteur Ma, la charge descend verticalement ( flèche V'). Selon la figure 8, le moteur Ma est à l'arrêt, tandis que Mb tourne dans le sens de l'enroulement du câble 15. La charge se déplace à la fois verticalement vers le haut. et horizontalement vers la droite, selon un angle&alpha; par rapport à l'horizontale égal à 45 degrés ( flèche D ) Si on inverse le sens du moteur Mb, la charge descend en se déplaçant vers la gauche, selon le même angle ( flèche D'). Selon la figure 9, les deux moteurs Ma et Mb tournent dans le même sens, de manière à réaliser le dévidage du câble 16 et l'enroulement dîi câble 15. La charge F se déplace horizontalement vers la droite.( flèche H ). Si on inverse le sens des deux moteurs, la charge se déplace horizontalement vers la gauche ( flèche H'). Selon la figure 102 les moteurs Ma et Mb tournent en sens contraires, de manière à réaliser l'enroulement simultané des câbles 15 et 16. Tans ces conditions la charge se déplace très rapidement à la fois horizontalement vers la droite et verticalement vers le haut, selon un angle ss par rapport à l'horizontale dont la tangente est égale à 2, soit 64 degrés environ t flèche T ). Si on inverse le sens des deux moteurs la charge F descend en se déplacant vers la gauche, du même angle ( flèche D'). Comme il ressort de cette description, il est très facile avec un minimum d'expérience de manipuler des charges au moyen de l'installation, en vue de leur stockage ou de leur déstockage. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, à simple titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Ainsi, la voie de guidage du chariot 9 pourrait consister en une paire de rails ou de tubes rigides, ou encore en un câble unique. La poulie de renvoi 13 pourrait être remplacée par un sabot de guidage sur lequel glisserait le câble 16. Au lieu d'installer les moteurs Ma et Mb directement aux extrémités de la voie de guidage du chariot 9, il serait possible de les installer à des endroits éloignés de ces ex trématés. Dans ce cas on monterait en ces emplacements des poulies de renvoi sur lesquelles passeraient les câbles moteurs 15, 16 provenant des tambours enrouleurs 5b, 5a, situés à distance ( eventuellement après avoir passé encore sur d'autres poulies de guidage intermédiaires montées dans le bâtiment en des endroits appropriés ). Un tel arrangement permet de commander plusieurs lignes de manutention au moyen d'une seule paire de moteurs, ce qui peut être intéressant dans des lieux de stockage de grandes dimensions.En effet, dans un même bâtiment, il est possible de prévoir plusieurs voies de guidage, qui sont par exemple disposées parallile- ment les unes aux autres. Suivant l'emplacement du stockage prévu, on monte le chariot sur l'une ou l'autre des voies. On attache les câbles moteurs issus des deux moteurs au chariot, après les avoir fait passer sur les poulies de guidage situées aux extrémités de la voie utilisée. Bien que l'installation soit particulièrement bien adaptée à la manutention de balles de fourrage, et notamment de balles cylindriques en vue de leur stockage et de leur déstockage, il va de soi qu'elle pourrait être utilisée à d'autres fins, par exemple pour la manutention de sacs de grains ou d'engrais dans les fermes ou dans les coopératives agricoles ou pour la manutention de divers matériaux dans les chantiers de construction. Il suffit de prévoir un organe de préhension adapté à la charge à transporter. Par ailleurs cet organe de préhension pourrait avantageusement être du type à décrochage autpmatiaue, c'est à dire libérant automatiquement la charge lorsque celle-ci est déposée sur le sol, ce qui faciliterait considérablement le travail de l'opérateur. REVENDICATIONS 1- Installation pour la préhension et la manutention de balles de fourrage, qui comporte une voie de guidage horizontale sur laquelle est monté un chariot mobile, un organe de préhension suspendu audit chariot et mobile verticalement par rapport à celui-ci, et des moyens de commande du déplacement horizontal du chariot sur ladite voie de guidage et du déplacement vertical de l'organe de préhension, caractérisée en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par une paire de moteurs-frein ( Ma, Mb qui sont chacun pourvus d'un tambour moteur ( 5a, 5b )sur lequel est enroulé l'extrémité d'un câble qui est disposé sensiblement parallèlement à ladite voie de guidage, le câble ( 15 ) associé à l'un des moteurs ( Mb ) étant attaché directement audit chariot ( 9 ), tandis que le câble ( 16 ) associé à l'autre moteur ( Ma ) est guidé dans le chariot ( 9 ) au moyen d'un élément de renvoi à 90 degrés et est attaché audit organe de préhension ( 17 ). 2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la voie de guidage est constituée d'un ou de plusieurs câbles porteurs ( 6, 7 ). 3- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de renvoi à 90 degrés est une poulie à gorge ( 13 ). 4- Installation selon les revendications 2 et 3 prises en combinaison, dans laquelle la voie de guidage est constituée d'une paire de câbles porteurs parallèles, caractérisée en ce que le chariot ( 9 ) comprend une armature ( 12) en forme de U qui est équipée, sur ses faces externes, d'une paire de roues à gorge ( 10, 11 ) adaptées pour s'engager et rouler sur les câbles porteurs ( 6, 7 ) et, à sa partie interne, de la poulie à gorge ( 13 ). 5- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moteurs-frein ( ha, Mb ) sont des motoréducteurs électriques possèdant les mêmes caractéristiques techniques. 6- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la commande des deux moteurs est réalisée par télécommande, avec ou sans fils, à partir d'un boîtier de commande unique. 7- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacun des moteurs ( Ma Mb 3 est monté à l'une des extrémités de la voie de guidage. 8- Installation selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un système de sécurité agencé pour commander l'arrêt de l'un et/ou l'autre des moteurs ( Ma, Mb ) dans le cas où il se dévelop- pe une traction excessive dans l'un ou l'autre des câbles ( 16, 15 ). 9- Installation selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisée en ce que l'élément de renvoi à 9G degrés est monté sur le chariot ( 9 ) avec une certaine liberté de débattement angulaire, latéralement par rapport à la direction de la voie de guidage.