Brevet FR2587320A1 — publié le 19870320

I PROCEDE DE CONTROLE DE LA STABILITE D'UNE GRUE MOBILE La présente invention a pour objet un procédé de contrôle de la stabilité d'une grue mobile comprenant une colonne dont l'extrémité inférieure est montée pivotante autour d'un axe vertical sur le châssis d'un véhicule, et à l'extrémité supérieure de laquelle est articulé, autour d'un axe horizontal, un bras à l'autre extrémité duquel peut être articulé au moins un bras, le bras d'extrémité pouvant être équipé d'une flèche télescopique munie des moyens d'accrochage de la charge. La figure 1 du dessin schématique annexé représente un véhicule 2 dont le châssis 3 schématisé par deux longerons est équipé d'une grue 4 comportant une colonne 5 susceptible d'être entraînée en rotation dans deux sens opposés autour d'un axe vertical, d'un bras 6 articulé autour d'un axe horizontal 7 sur la colonne 5, d'un bras 8 articulé autour d'un axe horizontal 9 sur le bras 6, le bras 8 étant équipé d'un bras télescopique 10 dont l'extrémité est munie d'un crochet 12 pour l'accro- chage d'une charge. Cette grue comporte des moyens de réalisation des différents mouvements indépendamment les uns des autres, permettant des rotations H et G de la colonne 5 dans deux sens inverses. Un vérin 13 permet la modification de l'angle formé par le bras 6 et la colonne 5 dans un sens d'ouverture de l'angle lors du mouvement A et de fermeture de l'angle lors du mouvement B. Un vérin 14 permet la modification de l'angle formé par les bras 6 et 8 dans un sens d'ouverture de l'angle lors du mouvement C et de fermeture de l'angle lors du mouvement D. Enfin, le vérin 15 assure le mouvement de la flèche télescopique dans un sens de sortie de celle-ci lors du mouvement E et de rentrée de celle-ci lors du mouvement F. Outre les appuis naturels du véhicule au niveau de ses roues T, U, V, W, la stabilité, en période d'utilisation de la grue peut être augmentée par adjonction d'appuis supplémentaires tels que des béquilles X, Y. L'ensemble des appuis au sol T, U, V, W, X, Y dans le cas représenté au dessin, définit un polygone de sustentation sur lequel est appliquée la masse de l'ensemble et forme le moment résistant s'opposant au renversement sous la sollicitation d'un couple dont le moment est constitué par le produit P x L dans lequel P est le poids PI de la partie de l'appareil de levage en porte-à-faux, augmenté du poids P2 de la charge et L est la distance entre le centre de gravité de ces deux masses et le point d'application du couple résultant sur le polygone de sustentation. Ce couple engendre des contraintes, et par conséquent des déformations faisant varier l'angle du plan du polygone de sustentation par rapport à un plan de référence généralement horizontal. Le but de l'invention est de fournir un procédé de contrôle de la stabilité d'une grue visant à interdire toutes opérations qui ten- draient à dépasser une valeur prédéterminée maximale de dévers au-delà de laquelle la stabilité de l'ensemble deviendrait très précaire. Cet état critique peut résulter, d'une part, d'opérations réalisées dans un plan vertical lors de la modification de la distance entre le point d'application de la charge et l'axe de pivotement de la colonne sur le châssis, mais aussi de la position angulaire de la colonne sur le châssis, en fonction de la constitution du polygone de sustentation, c'est-à- dire de la forme de celui-ci et des appuis qu'il comprend. C'est ainsi que la figure 2 schématisant, en vue de dessus, le polygone de sustentation du véhicule de figure I montre quelles pour- raient être les zones Z dans lesquelles la stabilité pourrait être plus réduite. Le procédé selon l'invention consiste à équiper le châssis du véhicule à proximité du centre de gravité du polygone de sustentation et/ou de la colonne 5, ou la base de la colonne d'un détecteur de dévers à deux seuils, ou de deux détec- teurs de dévers DI, D2 à un seuil, dont le seuil inférieur correspond à une position proche d'un état d'instabilité et dont le seuil supérieur correspond à un état maximum tolérable avant l'instabilité, à agencer les moyens de commande des différents mouvements de façon telle qu'il ne soit pas possible d'effectuer simultanément la rotation G, H de la colonne et un mouvement A, B, C, D, E, des bras dans un plan vertical, à détecter si l'atteinte du premier seuil DI est obtenue par un mouvement de rotation G, H de la colonne 5 dans un sens ou dans l'autre, ou par un mouvement A, B, C, D, E, des bras dans un plan verti- cal, à interdire, lors de l'atteinte du premier seuil DI, la sortie E de la flèche 10 du télescope, puis de façon prédéterminée mais arbi- traire, les mouvements de rotation A, C dans un sens des bras par rapport à la colonne et des bras entre eux puis, si le second seuil D2 est atteint par poursuite des mouvements autorisés, 5. à réaliser une inversion des autorisations B, D et interdictions A, C des mouvements des bras dans un plan vertical. La détection du premier seuil DI permet de connaître la surve- nance très prochaine d'un état d'instabilité, le traitement de cette infor- mation permettant d'interdire l'entreprise ou la poursuite d'opérations qui, dans tous les cas, aggraveraient la situation d'instabilité. L'atteinte de ce premier seuil permet également d'interdire arbitrairement l'entreprise ou la poursuite de certaines opérations. Si les opérations autorisées conduisent à l'atteinte du deuxième seuil de dévers D2, les opérations connues comme étant aggravantes demeurent interdites, tandis que le passage du premier seuil au second seuil permet de déterminer, de façon irrévocable, la suite des opérations à effectuer. Le fait d'obtenir un signal indiquant le sens de rotation de la colonne est particulièrement intéressant car assurant une différen- ciation parmi les mouvements possibles de l'appareil entre ceux qui ont une incidence sur le moment de renversement et ceux qui ont une incidence sur la zone à stabilité variable. Chaque sens de rotation de la colonne est déterminé de façon simple par un contacteur à ouverture et fermeture placé sur chaque organe de commande. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant. à titre d'exemples non limitatifs, deux positions de la grue au cours de deux phases de fonctionnement, ce type de grue ayant été choisi à dessein pour sa complexité: Figure 3 est une vue très schématique de la grue dans le cas o les mouvements A, C augmentent la portée de la grue Figure 4 est une vue de la grue dans le cas o les mouvements A, C diminuent la portée de la grue. Sur le matériel représenté aux figures 3 et 4, les mouvements normaux de fonctionnement sont A, B, C, D, E, F, G, H, les mouvements J et K ne servant que pour la mise en place statique du châssis lors de la sortie des béquilles X et Y. Comme indiqué précédemment, il est possible de dégager deux familles de mouvements contenus dans des plans orthogonaux, à savoir des mouvements G, H dans un plan horizontal et des mouvements A, B, C, D, E, F dans un plan vertical. Les différents mouvements produisent les effets suivants E augmente toujours la portée de la grue et, par conséquent, le couple, F diminue toujours la portée de la grue et, par conséquent, le couple, 10. A et C augmentent ou diminuent la portée selon que l'on se trouve dans l'une ou l'autre des situations de figure 3 et figure 4, B et D diminuent ou augmentent la portée selon que l'on se trouve dans l'une ou l'autre de situations de figure 3 et figure 4, G qui peut amener ou sortir le plan du couple de renversement d'une zone à stabilité réduite, H a les mêmes effets que G en sens inverse. Il est important de noter que G et H peuvent sortir le plan du couple de renversement d'une zone de stabilité réduite puis, par leur poursuite, réatteindre cette zone. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, la grue est équipée, au niveau de son socle, de deux détecteurs de dévers DI et D2, la valeur D2 correspondant à une valeur maximum tolérable de dévers avant l'instabilité et la valeur Dl correspondant à une valeur de dévers plus acceptable, la valeur de dévers de DI pouvant corres- pondre, par exemple, à 95 % de la valeur de dévers de D2. Lors du fonctionnement de la grue, l'atteinte du seuil DI peut résulter soit de l'un des mouvements A, B, C, D, E, soit de l'une des rotations G ou H de la colonne 5 sur le châssis. Sachant que l'on détecte les rotations G et H, il sera possible, lorsque le seuil Dl est atteint, de déterminer si cela résulte d'une rota- tion G auquel cas l'information obtenue sera DI Gm, de la rotation H auquel cas l'information obtenue sera DI Hm, ou d'un mouvement A, B, C, D, E, auquel cas l'information obtenue sera DI. La distinction entre ces différents évènements est rendue possi- ble du fait qu'il n'est pas possible de commander une rotation G ou H simultanément à un mouvement A, B, C, D, E. - Si le premier seuil DI est atteint au cours d'une rotation de la colonne 5 dans le sens G, le système de traitement électronique soit à micro-processeurs, soit combinatoire, reçoit l'information DI Gm. Ce système interdit la poursuite de la rotation G ayant provoqué l'atteinte de DI, de même que le mouvement E de sortie de la flèche télescopique qui est toujours aggravant. De façon prédéterminée et arbitraire, le système interdit égale- ment les mouvements A et C. Il en résulte que les mouvements B, D, F et H sont autorisés. F peut toujours être entrepris car il est désaggravant. 10. H peut être entrepris puisqu'il est l'inverse du mouvement G ayant permis l'atteinte du seuil DI. Les conséquences de H pourront être connues, puisque son exécution interdit celle des mouvements B et D. Quoique H désaggrave systématiquement la situation puisqu'il est l'inverse de G, il peut permettre d'atteindre, par sa poursuite au-delà de l'état normal de stabilité DO un nouveau seuil DI, l'information deve- nant, dans ce cas là, Dl Hm dont le traitement est explicité plus loin. Si un mouvement B ou D est entrepris, il est possible d'en apprécier les conséquences. Si ce mouvement est désaggravant, il efface le signal DI et le système revient à son état normal DO. Si B ou D est aggravant, le second seuil sera atteint, cette information étant fournie par le détecteur D2 qui va interdire les mouve- ments B et D, interdire le mouvement H, maintenir le mouvement G interdit et réautoriser les mouvements A et C. Un retour en situation normale est donc possible en agissant sur les mouvements A, C ou F, ce dernier demeurant toujours autorisé du fait qu'il est désaggravant. Il est intéressant de noter que, bien que désaggravant, le mouve- ment H est interdit. En effet, ce mouvement H ramène la stabilité au seuil Dl, puis au seuil DO puis, s'il est poursuivi peut, par changement de zone, amener la grue au premier seuil d'instabilité DI Hm. Mais, dans la mesure ou DI serait atteint par un mouvement B ou D, si le mouvement H était autorisé lors de l'atteinte du seuil D2, le changement de zone pourrait conduire à une situation de dévers incontrôlée. L'exécution des mouvements A ou C inverses de B ou D, qui ont conduit à l'atteinte du seuil D2 ramène obligatoirement la grue au moins au seuil DI, voire, selon la cinématique de la grue, à la situ- ation normale DO. Si les mouvements A, C ou F ne ramènent l'appareil qu'au premier seuil DI, la situation normale DO est retrouvée par rotation 258.7320 H de la colonne 5. - Si le seuil DI est atteint par une rotation H de la colonne , l'information DI Hm es: fournie au système logique. Le système logique inierdit les mouvements H, E, A et C et autorise les mouvements G, B, Det F. Les solutions aux situations en découlant sont identiques à celles résultant de l'information DI Gm, développées précédemment avec inversion des mouvements H et G. - Le seuil Dl peut également être atteint par mouvement des bras 6, 8 et 10 dans un plan vertical. * Si le seuil DI est atteint par un mouvement A ou C, ce qui est possible seulement dans le cas représenté à la figure 3, l'atteinte de ce seuil interdit les mouvements A, C et E, les mouvements B, D, F, G et H demeurant autorisés. 15. F est toujours désaggravant, B ou D est désaggravant puisqu'il s'agit de mouvements inver- ses de A et C ayant conduit à la situation DI, G est soit aggravant, soit désaggravant, H est soit désaggravant, soit aggravant. Si l'on exécute le mouvement H et qu'il soit aggravant, l'appareil va atteindre le seuil D2. L'atteinte de ce seuil se traduit par l'inter- diction de E, B, D, G, H, toutefois, cette situation ayant été atteinte par un mouvement H, le système de commande va recevoir le signal D2 Hm. Par son traitement, ce signal va réinterdire A, C, par inversion de l'interdiction de B, D résultant de D2. De même, cette information va réautoriser G. Le processus est identique avec inversion entre les mouvements G et H si le second seuil est atteint par un mouvement G. * Si le seuil DI est atteint par un mouvement B ou D, ce qui est possible seulement dans la situation représentée à la figure 4, l'at- teinte de ce seuil interdit les mouvements A, C et E, les mouvements B, D, F, G et H demeurant autorisés. F est toujours désaggravant, B ou D sont aggravants, mais autorisés, 35. G est soit aggravant, soit désaggravant, H est soit désaggravant, soit aggravant. Si les mouvements G et H sont effectués et qu'ils sont aggra- vants, le seuil D2 sera atteint et l'on se trouvera dans la même situation que celle envisagée précédemment par fourniture d'un signal D2 Gm ou D2 Hm. Si les mouvements B ou D aggravants, mais autorisés, sont entrepris ou poursuivis, le seuil D2 sera atteint qui provoquera l'inter- diction des mouvements E, B, D, G, H, et l'autorisation des mouvements A et C. Si après la survenance de DI, mais avant l'atteinte du seuil D2 par un mouvement B ou D, le mouvement B ou D est interrompu, le système se retrouve dans une situation déjà analysée de Dl sans autres informations, se traduisant par l'interdiction de E, A et C et l'autorisation de H, G, B, D et F. L'exécution de G ou H aura les conséquences déjà vues dans cette éventualité. L'exécution de B ou D conduira à l'atteinte du seuil D2 se traduisant par l'interdiction de E, B, D, G, H, et l'autorisation de A et C, inverse de B et D par lesquels le second seuil a été atteint. Les appareils visés par le procédé selon l'invention sont mûs, à l'aide soit de circuits hydrauliques à commande manuelle ou électrique, soit de circuits totalement électriques. Les interdictions peuvent être facilement obtenues par- des moyens connus de l'homme du métier et généralement employés pour couper de tels circuits avec retour à la position initiale en absence de signal de coupure. Les signaux délivrés par le détecteur de dévers, et par les mouvements de rotation G et H sont temporisés tant lors de leur appari- tion que de leur disparition, afin de s'assurer d'une situation bien établie avant de les traiter logiquement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil com- prend un troisième détecteur de stabilité réagissant à- un seuil inférieur à celui des deux autres détecteurs, commandant un avertisseur sonore et/ou optique, informant l'opérateur de la survenance imminente du premier seuil DI et lui permettant d'éviter de se trouver dans une des situations évoquées précédemment qui comporte des interdictions de mouvements. En outre, l'appareil est équipé d'un tableau synoptique informant l'opérateur de la situation d'équilibre de l'ensemble, et lui indiquant à chaque instant les opérations interdites et les opérations autorisées. Ce procédé est très intéressant à mettre en oeuvre en combinai- son avec un système permettant de s'opposer à la surcharge d'un appareil de levage. Dans ce cas, il est obtenu un système complet qui contrôle l'état de charge et de stabilité de l'ensemble véhicule porteur - appareil de levage. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, décrit ci-dessus à titre d'exemple elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment qu'il serait possible, après atteinte du premier seuil DI, d'autoriser les mouvements A, C de pivotement des bras dans un plan vertical inverses de ceux B, D qui étaient autorisés dans la description ci-dessus, ces mouvements demeurant inversés au cours du déroulement de chaque phase suivante du processus. REVENDICATIONS 1. - Procédé de contrôle de la stabilité d'une grue mobile com- prenant une colonne dont l'extrémité inférieure est montée pivotante autour d'un axe vertical sur le châssis d'un véhicule, et à l'extrémité supérieure de laquelle est articulé, autour d'un axe horizontal, un bras à l'autre extrémité duquel peut être articulé autour d'un axe horizontal au moins un autre bras, le bras d'extrémité pouvant comporter un bras télescopique dont l'extrémité libre est équipée de moyens d'accrochage de la charge, le télescope pouvant être situé sur le premier bras articulé, cette grue comportant des moyens d'entraînement en rotation de la colonne sur le châssis dans deux sens opposés, ainsi que des moyens, indépendants les uns des autres, permettant de faire varier les différents angles formés par la colonne et les bras, ainsi que la position de la flèche télescopique, caractérisé en ce qu'il consiste: 15. à équiper le châssis du véhicule à proximité du centre de gravité du polygone de sustentation et/ou de la colonne (5), ou la base de la colonne d'un détecteur de dévers à deux seuils, ou de deux détec- teurs de dévers (Dl, D2) à un seuil, dont le seuil inférieur correspond à une position proche d'un état d'instabilité et dont le seuil supérieur correspond à un état maximum tolérable avant l'instabilité, à agencer les moyens de commande des différents mouvements de façon telle qu'il ne soit pas possible d'effectuer simultanément la rotation (G, H) de la colonne et un mouvement (A, B, C, D, E) des bras dans un plan vertical, 25. à détecter si l'atteinte du premier seuil (Dl) est obtenue par un mouvement de rotation (G, H) de la colonne (5) dans un sens ou dans l'autre, ou par un mouvement (A, B, C, D, E) des bras dans un plan vertical, à interdire, lors de l'atteinte du premier seuil (Di), la sortie (E) de la flèche (10) du télescope, puis de façon prédéterminée mais arbitraire, les mouvements de rotation (A, C) dans un sens des bras par rapport à la colonne et des bras entre eux puis, si le second seuil (D2) est atteint par poursuite des mouvements autorisés, à réaliser une inversion des autorisations (B, D) et interdictions (A, C) des mouvements des bras dans un plan vertical. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la mesure ou le premier seuil d'instabilité (D1) est atteint par rotation de la colonne (5) dans un sens (G), il consiste à interdire la poursuite de la rotation dans ce sens, la sortie (E) de la flèche télescopique (10), et de façon prédéterminée et arbitraire les mouvements de rotation (A, C) dans un sens des bras par rapport à la colonne (5) et des bras entre eux, les autres mouvements (B, D, F, H) demeurant autorisés puis, si ces mouvements provoquent l'atteinte du second seuil, à réaliser une inversion des autorisation (B, D) et interdictions (A, C) des mouvements des bras dans un plan vertical et, en outre, l'interdiction de la rotation (H) de la colonne dans le sens inverse de celui ayant provoqué l'atteinte du premier seuil. 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la mesure o le premier seuil d'instabilité (D1) est atteint par mouvement des bras dans un plan vertical, puis o le second seuil (D2) est atteint par rotation de la colonne dans un sens (G), l'atteinte de ce second seuil provoque l'interdiction de la rotation de la colonne dans le sens ayant provoqué l'atteinte du second seuil et l'autorisation de la rotation (H) de la colonne dans le sens inverse. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux délivrés par le détecteur (DI, D2) de dévers et par les mouvements de rotation de la colonne sont tempo- risés tant lors de leur apparition que lors de leur disparition, afin de s'assurer d'une situation bien établie avant de les traiter logiquement. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le détecteur de devers comporte un troisième seuil correspondant à une situation de dévers située en-deça du premier, _--atteinte--de--ce-troisième seuil actionnant un avertisseur sonore et/ou optique informant l'opérateur de la survenance imminente du premier seuil de dévers. 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre sur une grue équipée, en outre, d'un dispositif de limitation de levage de la charge.