Brevet FR2608576A1 — publié le 19880624

La présente invention se réfère de manière générale aux engins de levage à channe cinématique fermée et elle a trait plus particulièrement à un dispositif d'équilibrage inséré dans cette chaîne cinématique en vue d'annuler I'hyperstaticité de la chaîne cinématique lorsque la structure générale du chariot qui la supporte est déformée par des sollicitations externes. Dans certains engins de levage, on prévoit de réaliser une channe cinématique fermée destinée à assurer en toutes circonstances une sécurité optimale en ce qui concerne le risque de lâcher la charge par dévirage, rupture d'un réducteur, etc... Une telle chaste cinématique comprend un tambour unique pour l'enroulement du câble de levage dont l'arbre est en prise directe à chacune de ses extrémités avec l'arbre creux de sortie d'un réducteur entraîné par une ligne d'arbre motrice à grande vitesse à partir d'un moteur à deux bouts d'arbre de sortie. Chaque ligne d'arbre est pourvue d'un accouplement élastique. Cette ligne est encore équipée de dispositifs de freinage tels que des freins de service ou des freins de secours temporisés par rapport aux premiers. On comprend aisément que la channe cinématique fermée assure une redondance mécanique en ce qui concerne les réducteurs et les freins. n effet, en cas de rupture de l'une des deux branches de cette chaîne, l'autre assure directement la reprise de la charge, en etant capable après intervention de terminer la manoeuvre sous la charge nominale. C'est par exemple le cas lorsqu'il y a rupture soit des dents d'un engrenage d'un des réducteurs, soit d'un manchon d'accouplement de la ligne d'arbre motrice. De par son principe même, cette channe cinématique fermée est hyperstatique en torsion. De plus, les différents éléments de la channe cinématique en question (tambour d'entraînement du câble, paliers, réducteurs, moteur) sont montés sur une structure mobile déformable par rapport à l'engin de levage, telle qu'un chariot coaportant un chassies en poutrelles soudées entre elles. Cette structure du chariot subit deux types de déformations : - celles dues aux charges extérieures appliquées sur sa structure proprement dite ; - celles dues aux défauts de planéité des chemins de roulement de translation et de direction dans le cas d'un pont roulant. Il en résulte des déplacements des zones de fixation de la chaîne cinématique dûs aux efforts parasites qui sont préjudiciables au bon fonctionnement de l'ensemble de la chaste cinématique qui entraient - un mauvais équilibrage des couples transmis dans chacun desdits réducteurs ; - une usure excessive et prématurée des composants mécaniques - des phénomènes de fatigue dûs aux variations des efforts engendrés par les déformations. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre d'améliorer la qualité du fonctionnement et la sécurité des systèmes de levage du genre en question. A cet effet, on introduit dans la channe cinématique fermée d'un treuil d'engin de levage, des moyens d'annuler l'hyperstaticité de cette channe lorsque sa structure générale est déformée par des sollicitations externes. Les moyens en question consistent en un dispositif propre à associer à chacune des branches de la chaste cinématique un balancier d'équilibrage. En outre, cet élément est conçu pour qu'un petit déplacement angulaire relatif des deux branches équilibrent les couples transitant dans ces deux branches. I1 va de soi que la souplesse de l'élément mécanique introduit dans chaque branche doit tenir compte de l'effort de torsion encaissé par chaque branche lorsque l'une d'elle doit reprendre la totalité de la charge. Cette souplesse doit cependant être limitée pour qu'en cas de rupture brutale d'un élément de la branche, la reprise de l'effort par le réducteur de la branche non défaillante se fasse sans effet dynamique Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective d'un chariot d'engin de levage comportant un treuil à chaste cinématique de levage fermée établie conformément à l'invention. Fig. 2 en est une variante d'exécution. Le chariot de levage illustré sur le dessin comporte essentiellement un châssis 1 pourvu de quatre galets 2 destinés à se déplacer sur des chemins de roulement 3 illustrés par des traits discontinus. Le châssis 1 est pourvu de deux chaises 4 portant chacune un palier à axe horizontal 5 permettant la rotation libre d'un arbre 6 sur lequel est calé un tambour 7 situé entre les deux paliers 5. Le tambour est destiné à l'enroulement d'un câble 8. L'arbre 6 dépasse de part et d'autre du palier pour pénétrer dans l'arbre creux de sortie non représenté d'un réducteur 9 dont l'arbre d'entrée 9a cqopère avec l'une des extrémités d'une ligne d'arbre 10 dont l'extrémité opposée est sssujettie à l'un des deux boutsd'arbre 11a d'un moteur électrique 11 monté fixe sur le châssis 1. On notera que la liaison entre l'arbre 9a, la ligne d'arbre 10 et lesdits bouts d'arbre 11a est effectuée au moyen de manchons d'accouplement 12 assurant une liberté de déplacement angulaire relatif des éléments de ladite ligne 10 par rapport au bout d'arbre correspondant lla. Un tel manchon d'accouplement peut par exemple être à dentures bombées.On observe la présence de deux freins 13, 14 situés dans ce cas sur chacun des arbres 9a et constituant l'un un frein de service et l'autre un frein de secours qui est temporisé par rapport au premier. L'extrémité de chacun des réducteurs 9 située à l'opposé de l'arbre 6 du tambour 7 comporte une chape verticale 9b supportant un axe 9c qui traverse la tige 15 d'un vérin hydraulique 16 dont la base du cylindre est pourvue d'une patte 17 traversée par un axe 18 solidaire des joues d'une chape 19 assujettie au châssis 1. Le vérin 16 est réalisé de préférence à membrane pour éviter toute fuite entre la tête de son piston et l'alésage de son cylindre. Etant donné qu'un tel vérin est bien connu dans la pratique, il n'est pas nécessaire de le décrire plus en détail dans les présentes. Les deux vérins 16 sont réunis par une canalisation 20 dans laquelle est inséré un raccord à orifice calibré 21. La canalisation 20 est branchée à une tuyauterie 22 provenant d'une pompe 23 et dans laquelle est insérée une valve de décharge 24 destinée à vidanger le circuit dans le bac 25 en cas de blocage d'un réducteur, de façon à relâcher les efforts internes avant intervention sur le réducteur défaillant. On observera que la course de chacun des vérins 16 prévus verticaux est très limitée, c'est-à-dire de l'ordre de 10mu. En fonctionnement normal, la pression déterminée par la valve de décharge 24 est telle que les deux pistons des vérins 16 viennent à leur position médiane, afin d'équilibrer uniquement la charge soulevée, les poids morts (câbles, moufles, crochets, réducteurs, etc..) et les efforts dynamiques (inertie, frottements). Les couples qui transitent dans les réducteurs sont donc égaux à tout instant. Une fois la position des pistons déterminée, l'on isole le circuit en fermant une électro-vanne 26 insérée dans la tuyauterie 22 au niveau de sa jonction avec la canalisation 20. On réalise ainsi un balancier hydraulique d'équilibrage. L'amortissement des compensations est assuré dans chaque vérin par son raccord 21 à orifice calibré. Les incidents qui peuvent survenir sont des fuites de la canalisation 20 ou de la tuyauterie 22, la rupture ou le blocage d'un élément mécanique de la chaine cinématique fermée et une déformation anormale de la structure de support quelle qu'en soit la cause. Tous ces cas, quels que soient leur origine et le scénario envisagé, conduisent toujours à un déplacement excessif du balancier d'équilibrage. Ce déplacement est détecté sur chaque vérin par deux capteurs de position (par exemple des contacts électriques) qui limitent la plage normale de fonctionnement des vérins et déclenchent l'arrêt de sécurité au-delà. A noter que les freins de sécurité doivent etre montés soit directement sur le tambour 7, soit directement sur les arbres 9a des réducteurs 9. Dans le cas de rupture et/ou blocage d'un élément mécanique, la charge est immédiatement et directement reprise par l'une des branches de la chaine cinématique et le vérin 16 correspondant. Ce dernier se vidange à une vitesse contrôlée par les orifices calibrés des raccords 21 et vient en butée mécanique. Le dépannage, pour terminer la manoeuvre de la charge, nécessite éventuellement de pouvoir démonter l'élément mécanique défaillant (réducteur, accouplement, etc...) alors que la chaîne cinématique est sous tension par la charge soulevée, les poids morts et les efforts internes de blocage. Dans ce cas il est nécessaire, avant toute intervention mécanique, d'abord d'assurer la reprise et la tenue de la charge, ensuite de libérer la chaîne cinématique, car le point de blocage et l'état de tension des différents éléments mécaniques de la chaîne cinématique peuvent être inconnus. Pour ce faire, on monte au moins une bielle de liaison entre les joues du tambour 7 et le châssis 1. Ces derniers éléments comportent les points d'accrochage prévus à cet effet. La bielle est équipée de deux dispositifs de réglage de longueur l'un par vis-écrou pour réglage à vide, l'autre par vérin hydraulique à faible course pour réglage en charge. Ce dernier dispositif permet la reprise de la charge par la bielle grâce à une petite rotation du tambour 7 et de son arbre 6 qui soulève légèrement les réducteurs 9. Il suffit d'équilibrer les poids morts des réducteurs 9 en ajustant, avec la pompe 24, la pression dans le circuit hydraulique du balancier, pour annuler les couples en tout point de la chaîne cinématique. Le démontage de l'élément mécanique défaillant de la chaîne cinématique peut donc se faire hors tension, en toute sécurité pour la charge soulevée et le personnel d'intervention. Suivant une variante d'exécution illustrée en fig. 2, le balancier d'équilibrage est réalisé au moyen d'un palonnier 27 dont le centre est articulé autour d'un axe horizontal 28 porté par une chape 29 solidaire d'une traverse- la du châssis 1. Les deux extrémités du palonnier 27 portent des oreilles 27a coopérant à articulation avec l'axe 9c de la la chape 9b de chaque réducteur 9. Le rôle du palonnier 27 est équivalent à celui du balancier hydraulique constitué par les deux vérins 16 et le circuit hydraulique fermé par la vanne 26. Autrement dit, si un incident survient, on assiste là encore à un déplacement excessif du balancier d'équilibrage, en l'occurence du palonnier. Si le déplacement est trop important, les capteurs de position précités déclenchent l'arrêt de sécurité. Dans le cas de rupture et/ou blocage d'un élément mécanique, le balancier vient en butée contre les longerons du châssis 1, de sorte que la charge est immédiatement et directement reprise par la branche de la chaîne cinématique non affectée par l'incident. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier le circuit hydraulique en aval de la vanne 26 pourrait être supprimé, la pression dans le balancier hydraulique étant assurée par une pompe manuelle auxiliaire. REVENDICATIONS 1. Treuil d'engin de levage à chaîne cinématique fermée à deux branches du genre monté sur un châssis (1) associé à des galets de roulement (2), et comprenant un moteur dont les deux bouts d'arbre (lla) attaquent chacun un réducteur de vitesse (9) dont l'arbre de sortie coopère avec une des extrémités de l'arbre (6) du tambour d'enroulement (7) d'un câble de levage (8), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (16, 20, 21, 26-27) d'annuler l'hyperstaticité de la chaîne cinématique lorsque sa structure générale est déformée par des sollicitations externes. 2. Treuil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'annuler l'hyperstaticité équilibrent les couples transitant dans chacune des deux branches de la chaîne cinématique en associant chacune d'elles à un balancier d'équilibrage (16, 20, 21, 26-27). 3. Treuil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque réducteùr (9) est monté à pivotement par rapport à l'arbre (6) du tambour (7) du câble (S) au moyen d'un vérin à fluide sous pression (16) inséré dans un circuit hydraulique fermé, tandis que les bouts d'arbre de sortie (lla) du moteur (11) prévu fixe sont chacun reliés à l'arbre d'entrée (9a) du réducteur (9) par des lignes d'arbre (10) accouplées auxdits bouts d'arbre (lia) par des manchons d'accouplement (12) assurant une liberté de décalage desdites lignes d'arbre (10). 4. Treuil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les vérins hydrauliques (16) sont à faible course et comportent une membrane à titre de tête de piston, et en ce qu'ils sont branchés sur une canalisation (20-22) d'amenée de fluide qu'on obture par une vanne (26) en vue de constituer le circuit hydraulique fermé. 5. Treuil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un raccord à orifice calibré (21) est inséré dans la canalisation de fluide sous pression (20) à proximité immédiate de chaque vérin (16). 6. Treuil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque vérin (16) est équipé de détecteurs de proximité qui déclenchent l'arrêt de sécurité. 7. Treuil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le balancier d'équilibrage est réalisé sous la forme d'un palonnier (27) articulé en son centre sur le châssis (1) et dont les extrémités sont articulées aux réducteurs (1). 8. Treuil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que des détecteurs de proximité déclenchent l'arrêt des sécuritlorsque le palonnier atteint des positions de basculement prédéterminées.