Brevet FR2592368A1 — publié le 19870703

La présente invention concerne un dispositif limiteur du moment basculant ou de la surcharge pour grue hydraulique à bras articulé et télescopique. Les grues hydrauliques, qu'elles soient statiques ou montées sur chariot ou sur camion, dans leur forme la plus simple sont constituées par un support ou tour pivotant, par un bras articulé et par un cylindre hydraulique d'actionnement du bras. La force F que doit développer ou supporter le cylindre d'actionnement est, d'une part, directement proportionnelle à l'importance de la charge soulevée et à la distance L entre celle-ci et l'axe d'articulation du bras sur le support ou tour, et, d'autre part, inversement proportionnelle à la distance R entre le point de fixation du cylindre sur le bras et l'axe d'articulation sur le support ou tour selon l'équation F = C. L R Le produit de la charge C par la distance L représente le moment appliqué à l'axe d'articulation et, lorsque ce dernier coincide avec l'axe de rotation, également le moment basculant de la grue. En variant l'inclinaison du bras par suite de ses déplacements angulaires autour de l'axe d'articulation, la distance R entre le point de fixation du cylindre sur le bras et cet axe varie. Par conséquent, à égalité de charge C, si on considère constante la force F développée par le cylindre ou induite dans celui-ci, la distance L entre la charge et le support ou tour doit varier proportionnellement conformément à l'équation : F . R = C . L. Dans la construction, on cherche donc à maintenir la distance R la plus constante possible pour tout l'arc d'utilisation du bras. I1 s'ensuit alors que, pour le contrôle du moment hasculant, il peut être suffisant de contrôler la pression induite dans le cylindre. En effet, en raccordant au cylindre un pressostat ou un appareil équivalent, il est possible d'obtenir un signal électrique ou hydraulique apte à bloquer et à interdire l'utilisation de la grue dès que la pression maximale admise est atteinte. Les grues articulées, et en particulier les grues sur camion, bien qu'ayant normalement un bras constitué de plusieurs éléments articulés et d'un ou plusieurs éléments télescopisques, peuvent pourtant être assimilées, du point de vue du comportement statique et cinématique, au plus simple type de grue mentionné ci-dessus. Les grues articulées ont, en effet, un bras comprenant un premier élément articulé sur le support ou tour pivotant, un deuxième élément articulé sur l'extrémité du premier élément et au moins un élément télescopique coulissant dans le deuxième élément articulé, les déplacements des divers éléments étant commandés par les cylindres hydrauliques correspondants. Les grues de ce type, ou de types similaires, ont- été jusqu'ici munies de différents dispositifs pour le contrôle de l'état de charge et avec fonction d'antisurcharge, tous fondés sur le même principe consistant à relever la pression au moins dans le cylindre de relevage du premier élément articulé du bras et tous tendant à empe- cher le déplacement au-delà de la limite admise. Et cela de façon à ce que, dès que la valeur limite est dépassée, le dispositif bloque une ou plusieurs fonctions de la grue. En général c'est le coulissement de élément télescopique du bras qui est bloqué ou interdit. Le problème est de toute façon plus large et implique non seulement la possibilité d'interdire certaines fonctions de l'appareil, mais également celle de déterminer quelles sont les manoeuvres qui peuvent être admises une fois que l'appareil est bloqué pour surcharge, sans donner la possibilité à l'opérateur de surcharger ultérieurement la structure. En général, les grues, après l'arrêt pour surchage, sont mises en état de recommencer à fonctionner en agissant simplement sur le levier de commande de la rentrée de 11 élément télescopique du bras. Cependant, une telle manoeuvre peut ne pas être suffisante pour replacer l'équipement dans des conditions de sécurité dans la mesure où l'élément télescopique peut se trouver être déjà complètement rentré au moment où se produit la surcharge. Dans ce cas, il faut simultanément actionner les moyens de commande de la rentrée de l'élément télescopique et effectuer une autre manoeuvre au choix de l'opérateur. Dans ces conditions, l'automaticité et la sécurité du dispositif disparaissent et la fiabilité de l'appareil dépend de l'habileté de l'opérateur. Compte tenu des diverses configurations que la grue peut assumer et pour limiter la charge et/ou le moment basculant sur la base des équations reproduites cidessus, on est parvenu aux considérations ci-après concernant les manoeuvres admises et non admises pour garantir la sécurité en cas de surcharge. - la manoeuvre de rentrée de l'élément télescopique est toujours obligatoire. - la sortie de l'élément télescopique doit être interdite. - le relevage dù deuxième élément articulé du bras, stil est prévu, doit être possible seulement si le bras est incliné vers le haut ; dans le cas contraire, le relevage doit être interdit. - la descente du deuxième élément articulé, s'il est prévu, doit être possible seulement s'il est incliné vers le bas (angles négatifs) ; dans le cas contraire, a descente doit être interdite. - le relevage du premier élément articulé, ou élément principal du bras, est toujours admis puisqu'il ne provoque pas de surcharge dans la mesure où les soupapes de pression sont dûment réglées. - la descente du dit premier élément articulé doit etre toujours interdite dans la mesure où il travaille normalement avec des angles supérieurs à 00. A l'heure actuelle, il n'existe aucun dispositif apte à satisfaire toutes les conditions précitées pour un emploi correct des grues qui ne fasse pas dépendre la fiabilité de la seule habileté de l'opérateur. La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif limiteur du moment basculant des grues apte à empêcher automatiquement toutes les manoeuvres du bras tendant à éloigner le crochet de prise de la charge de l'axe de rotation du bras et à permettre toutes les autres manoeuvres qui le rapprochent. A cet fin, la présente invention concerne un dispositif limiteur du moment basculant pour grues hydrauliques du type comportant un bras articulé constitué par un premier élément articulé sur un support ou tour pivotant et commandé par un cylindre de relevage, par un éventuel deuxième élément, articulé sur le premier élément et apte à effectuer des déplacements angulaires commandés par un cylindre hydraulique, et au moins un élément d'extrémité à mouvement télescopique commandé par un autre cylindre hydraulique, lesdits cylindres, ainsi que la rotation du support ou tour, étant alimentés au moyen d'un distributeur hydraulique possédant un levier de manoeuvre pour chaque élément à commander et étant relié à une pompe d'envoi du fluide hydraulique, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle du circuit électrique et/ou hydraulique qui, lorsque la poussée ou pression dans le cylindre de relevage atteint la valeur maximale admise, interdisent certains déplacements des éléments du bras et en permettent d'autres qui, en rapport avec la position du bras dans l'espace, tendent à réduire la distance entre la charge et l'articulation dudit premier élément, la poussée ou pression dans le cylindre étant enregistrée par un pressostat à travers une soupape de sécurité et une électro-soupape de décharge. Suivant une caractéristique constructive, entre la pompe d'alimentation et le distributeur hydraulique, est prévue une électro-soupape de décharge, avec un solénoi- de alimenté par un circuit électrique, destinée à s'ouvrir pour interdire la mise sous pression du fluide en l'absence de tension électrique ; et dans lequel le pressostat comprend un contacteur électrique destiné à fermer ou à ouvrir le circuit électrique pour activer ou désactiver ladite soupape de décharge en rapport avec la poussée ou pression dans le cylindre de relevage du bras. Suivant une autre caractéristique, le contacteur du pressostat agit alternativement sur une première paire de contacts électriques ou sur une deuxième paire de contacts électriques insérés dans ledit circuit électrique ; et dans lequel la première paire de contacts est insérée sur une ligne qui alimente le solénoïde de l'électro-soupape de décharge, pour la fermeture de celle-ci, et un voyant de fonctionnement normal, tandis que la deuxième paire de contacts est insérée sur une ligne qui alimente un voyant lumineux indiquant une anomalie, le contacteur du pressostat agissant sur la première paire de contacts lorsque la poussée ou pression enregistrée est inférieure à la pression admise et sur la deuxième paire de contacts pour l'ouverture de ladite électro-soupape de décharge lorsque la poussée ou pression détectée atteint ou dépasse la pression admise. Suivant encore une caractéristique constructive, le circuit électrique d'alimentation de ladite soupape de décharge comprend également : un micro-interrupteur, normalement ouvert, qui est fermé avec le levier de manoeuvre du distributeur hydraulique qui commande la rentrée de l'élément télescopique du bras ; un micro-interrupteur, normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le levier de commande de la descente du premier élément articulé du bras; un micro-interrupteur, normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le levier pour la commande des déplacements de montée de l'éventuel deuxième élément articulé; et un autre micro-interrupteur, normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le levier pour la commande des déplacements de descente dudit deuxième élément articulé du hras, les deux micro-interrupteurs étant placés en parallèle et alimentés alternativement au moyen d'un micro-interrupteurcommutateur monté sur le deuxième élément articulé, en rapport avec l'inclinaison de ce dernier, ledit micro-interrupteurcommutateur étant commandé par un pendule fixé sur ledit élément articulé. Enfin, l'électro-soupape de décharge du pressostat ferme le passage du fluide sous pression du cylindre de relevage au pressostat lorsqu'elle est alimentée avec du courant électrique à travers lesdits micro-interrupteurs pour réactiver le fonctionnement normal de l1équi- pement. Un exemple de réalisation pratique de l'invention est décrit ci-après en se référant au dessin ci-joint. Sur ce dessin La figure 1 est une vue schématique d'une grue à bras articulé avec le dispositif de contrôle correspondant. La figure 2 est une vue d'un détail agrandi du dispositif. La grue comprend, de manière déjà connue, un support ou tour pivotant 10 et un bras articulé 11 possédant un premier élément 12 articulé en 13 sur le support ou tour 10, un deuxième élément 14 articulé en 15 sur l'extrémité du premier élément 1.2 et au moins un élément télescopique 16 guidé et coulissant, pour sortir et rentrer, dans le deuxième élément 14. Le premier élément articulé 12 du bras ll est commandé par un cylindre de relevage 17, le deuxième élément articulé 14 est commandé par un deuxième cylindre hydraulique 18.L'élément télescopique 16 est commandé à son tour par un autre cylindre hydraulique- 19. Les cylindres 17, 18 et 19, ainsi que la rotation du support ou tour 10, sont commandés au moyen d'un distributeur hy draulique 20 avec des leviers de manoeuvre 17', 18 s ff 19', 10' correspondant aux différents organes, le distributeur 20 étant alimenté avec une pompe 21 sur la conduite de laquelle est insérée une électro-soupape de décharge 22 qui, lorsque le courant manque, reste ouverte laissant s'écouler le fluide vers la décharge en empêchant ainsi le débit sous pression. Selon l'invention, au cylindre de relevage 17 est raccordé, à travers une soupape de sécurité 23 et une électro-soupape de décharge 24, un pressostat 25 apte à enregistrer la pression dans le cylindre lui-même et, à travers celui-ci, les conditions de surcharge de l'équipement. Le pressostat 25 possède un élément contacteur 26 destiné à fermer, au vu de la pression relevée, une première paire de contacts électriques 27 ou une deuxième paire de contacts électriques 28 prévus dans un circuit électrique 29 alimenté par une source électrique 30. La prémière paire de contacts 27 est insérée dans une ligne 29' qui alimente le solenoide de l'électrosoupape de décharge 22, pour la fermeture de celle-ci, et un voyant lumineux 31, par exemple vert, indiquant les conditions de fonctionnement normal de l'équipement. La deuxième paire de contacts 28 est insérée dans la ligne 29" d'alimentation d'un autre voyant lumineux 32, par exemple rouge, destiné à indiquer les conditions de surcharge. Le circuit électrique 29 comprend également un micro-interrupteur 33, normalement ouvert, qui est fermé en actionnant le levier 19' de commande de la rentrée de l'élément télescopique 16 du bras au moyen du cylindre 19, et un micro-interrupteur 34, normalement fermé, qui est ouvert si l'on actionne le levier 17' de commande du déplacement de descente ou abaissement du premier élément articulé 12 du bras 11 à l'aide du cylindre 17. Le circuit électrique 29 comprend encore un micro-interrupteur-commuateur 35 qui permet d'alimenter alternativement, en rapport avec l'inclinaison du deuxième élément articulé 14, un micro-interrupteur 36, normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le cylindre 18 pour les déplacements de montée dudit élément, et un autre microinterrupteur 37, normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le cylindre 18 pour la descente dudit élément articulé 14. Les deux micro-interrupteurs 36, 37 sont placés en parallèle , tandis que le micro-interrupteur-commutateur 35 est actionné par un pendule 38 relié audit élément articulé et qui, en rapport avec l'inclinaison positive ou négative dudit élément, permet d'alimenter le micro-interrupteur 36 ou bien le micro-interrupteur 37 - voir figure 2. Lorsqu'elle est alimentée par le courant provenant de la série de micro-interrupteurs, l'électro-soupape de décharge 24 ferme le passage de la pression du cylindre 17 au pressostat 25 et met en décharge ce dernier de façon à alimenter, à travers son contacteur 26, l'électro-soupape 22. Dans la pratique, le dispositif décrit ci-dessus, permet de réaliser toutes les conditions précitées pour la protection automatique de la grue contre les surcharges et les basculements qui pourraient en résulter. En effet, dans les conditions de fonctionnement normal de l'équipement, le contacteur 26 du pressostat 25 ferme la première paire de contacts 27, alimentant ainsi électriquement l'électro-soupape 22 qui reste fermée et permet la fourniture de fluide sous pression au distributeur 20 et de celui-ci aux cylindres de commande du bras 11 dans son ensemble. Le voyant lumineux vert 31 s'allume alors pour indiquer que les conditions de fonctionnement de la grue sont normales. Au contraire, lorsque la pression au pressostat 25 indique une surcharge, l'élément contacteur 26 se déplace pour ouvrir la première paire de contacts 27 et fermer la deuxième paire de contacts 28. A ce moment-là, c'est le voyant lumineux rouge 32 qui s'allume pour indiquer que les conditions de fonctionnement de l'équipement sont anormales. En même temps, l'ouverture de la première paire de contacts 27 empêche toute ultérieure alimentation électrique du solénoïde de l'électro-soupape 22. Cette dernière s'ouvre alors et, en laissant s'écouler le fluide vers la décharge, l'empêche d'être mis sous pression. Par conséquent, les seules manoeuvres possibles du bras sont celles qui permettent de réduire le moment basculant en rapprochant la charge de l'axe de rotation du bras. Les manoeuvres admises ou non admises sont celles indiquées plus haut, qui dépendent également des conditions d'espace et d'extension du bras, mais tendent toutes à mettre l'équipement dans des conditions de fonctionnement normalles. A remarquer enfin qu'un circuit de sécurité analogue pourra être réalisé avec des fonctions totalement hydrauliques, et non électriques, sans pour cela changer quoi que ce soit au principe de l'invention ni sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 10- Dispositif limiteur du . moment basculant ou surcharge pour grues hydrauliques du type comportant un bras articulé constitué par un premier élément (12) articulé sur un support ou tour pivotant (10) et commandé par un cylindre de relevage (17), par un éventuel deuxième élément (14), articulé sur le premier élément et apte à effectuer des déplacements angulaires commandés par un cylindre hydraulique (18), et au moins un élément d'extrémité à mouvement télescopique (16) commandé par un autre cylindre hydraulique (19), lesdits cylindres (17, 18, 19), ainsi que la rotation du support ou tour, étant alimentés au moyen d'un distributeur hydraulique (20) possédant un levier de manoeuvre pour chaque élément à commander et étant relié à une pompe (21) d'envoi du fluide hydraulique, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de contrôle du circuit électrique et/ou hydraulique qui, lorsque la poussée ou pression dans le cylindre de relevage (17) atteint la valeur maximale admise, interdisent certains déplacements des éléments (12, 14, 16) du bras (11) et en permettent d'autres qui, en rapport avec la position du bras dans l'espace, tendent à réduire la distance entre la charge et 1lar- ticulation dudit premier élément (12), la poussée ou pression dans le cylindre étant enregistrée par un pressostat (25) à travers une soupape de sécurité (23) et une électro-soupape de décharge (24). 20- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre la pompe d'alimentation (21) et le distributeur hydraulique tao), est prévue une électro-soupape de décharge (22), avec un solénoïde alimenté par. un circuit électrique (29), destinée à s'ouvrir pour interdire la mise sous pression du fluide en l'absence de tension électrique; et dans lequel le pressostat (25) comprend un contacteur électrique (26) destiné à fermer ou à ouvrir le circuit électrique pour activer ou désactiver ladite soupape de décharge (22) en rapport avec la poussée ou pression dans le cylindre (17) de relevage du bras. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et ', caractérisé en ce que le contacteur (26) du pressostat (25) agit alternativement sur une première paire de contacts électriques (27) ou sur une deuxième paire de contacts électriques (28) insérés dans ledit circuit électrique (29); et dans lequel la première paire de contacts (27) est insérée sur une ligne (29') qui alimente le solénoide de l'électro- soupape de décharge (22), pour la fermeture de celle-ci, et un voyant de fonctionnement normal (31), tandis que la deuxième paire de contacts (28) est insérée sur une ligne qui alimente un voyant lumineux (32) indiquant une anomalie, le contacteur du pressostat (25) agissant sur la première paire de contacts (27) lorsque la poussée ou pression enregistrée est inférieure à la pression admise et sur la deuxième paire de contacts (28) pour l'ouverture de ladite électro-soupape de décharge (22) lorsque la poussée ou pression détectée atteint ou dépasse la pression admise. 40- Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électrique d'alimentation de ladite soupape de décharge comprend également: un micro-interrupteur (33), normalement ouvert, qui est fermé avec le levier de manoeuvre (19') du distributeur hydraulique (20) qui commande la rentrée de l'élément télescopique (16) du bras (11) ; un micro-interrupteur (34), normalement fermé, qui s'ouvre Si l'on actionne le levier (17') de commande de la descente du premier élément articulé (12) du bras : un micro-interrupteur (36), normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le levier (18') pour la commande des déplacements de montée de l'éventuel deuxième élément articulé (14) ; et un autre micro-interrupteur (37), normalement fermé, qui s'ouvre si l'on actionne le levier (18') pour la commande des déplacements de descente dudit deuxième élément articulé (14) du bras (11), les deux micro-interrupteurs (36,37) étant placés en parallèle et alimentés alternativement au moyen d'un micro-interrupteurcommutateur (35) monté sur le deuxième élément articulé (14), en rapport avec l'inclinaison de ce dernier, ledit micro-interrupteur-commutateur étant commandé par un pendule (38) fixé sur ledit élément articulé. 50- Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électro-soupape de décharge (24) du pressostat ferme le passage du fluide sous pression du cylindre de relevage (17) au pressostat (25) lorsqu'elle est alimentée avec du courant électrique à travers lesdits micro-interrupteurs pour réactiver le fonctionnement normal de l'équipement.