Brevet FR2653108A1 — publié le 19910419

L'invention concerne un procédé de Levage ou de dépôt de charges par un appareil de Levage qui comprend notamment un contrepoids d'équiLibrage de La charge dont La position est variabLe. Un teL appareiL est décrit dans Le brevet français nO EN 89 04912 et représenté sur La figure. IL stagit d'un fût 1 qui reçoit à sa partie inférieure un axe 2 sur LequeL pivotent, indépendamment et dans un même pLan verticaL, un premier bras 3 porteur d'une pince 4 à son extrémité et un second bras 5 porteur d'un contrepoids 6 à son extrémité. Le premier bras 3 est tourné par un motoréducteur 7 qui engrène avec une roue dentée soLidaire du premier bras 3 et dont L'axe est confondu avec L'axe 2. De même, Le second bras 5 est tourné sous L'action d'un autre motoréducteur non représenté. Des capteurs de position anguLaire sont prévus pour pouvoir suivre Les mouvements des deux bras 3 et 5. L'appareiL a en effet été prévu essentieL Lement pour manipuLer de grosses charges de L'industrie nucLéaire dans des instaLLations de sécurité à partir d'un endroit éLoigné, où iL est difficiLe de contrôLer de L'oeiL Les mouvements de L'appareiL. Les mouvements du contrepoids 6 servent à maintenir Le fût 1 dans une position d'équiLibre LatéraL dans un pLan verticaL en fonction des mouvements de La pince 4 et du poids de La charge qu'eLLe souLève. On adjoint donc pour contrôLer cet équiLibre un détecteur d'incLinaison 8 qui est Logé dans Le fût 1. Enfin, Le fût 1 comprend une partie supérieure 9 pourvue d'un anneau 10 dans LequeL on peut enfiLer un crochet de Levage 11 à L'extrémité inférieure d'un câbLe 12 suspendu à un pont rouLant 13. Le câbLe 12 est interrompu par un détecteur 14 de charge soulevée qui peut prendre La forme d'un ressort et d'un éLément mesurant L'aLLongement du ressort. Un teL détecteur aurait pu être pLacé ailleurs, par exempLe entre deux parties distinctes du fût 1. On remarque enfin qu'un autre motoréducteur 15 permet de faire pivoter Le fût 1 par rapport à sa partie supérieure 9 autour d'un axe verticaL, ce qui permet d'orienter simuLtanément La pince 4 et Le contrepoids 6. IL est utiLe d'ajouter que L'invention peut être appliquée à d'autres appareils de Levage En particuLier, Le câbLe 12 pourrait être rempLace par une coLonne téLescopique à L'extrémité de LaqueLLe Le fût 1 serait encastré. Dans une teLLe conception, Le fût 1 ne serait pas incLiné, mais L'équiLibre recherché en déplaçant Le contrepoids 6 correspondrait aLors à un état dans LequeL La coLonne ne serait pas fLéchie. Le détecteur d'incLinaison 8 serait aLors remplacé par des jauges de contraintes diamétraLement opposées sur La surface de La coLonne et dont Les informations seraient comparées. En indiquant La tension moyenne de La coLonne, ces jauges rempLaceraient égaLement Le détecteur 14 de charge souLevée. En réa Lisant L'invention, on a cherché avant tout à obtenir des manoeuvres en douceur de décoLLement des charges du soL et d'accostage des charges sur Le soL, ce qui est difficiLe à réaliser en piLotage en mode manueL par des mouvements synchronisés des deux bras 3 et 5 d'autant pLus que, comme on L'a déjà signaLé, Le contrôLe visueL est souvent difficiLe ou impossibLe. Au cours d'un décoLLement, iL est donc difficiLe d'éviter des baLancements de L'appareil qui compromettent son équiLibre et risquent de L'endommager dans certains cas, ainsi que La charge qui peut heurter brutaLement Le soL par suite de ces baLance ment s. Les chocs de La charge sont égaLement diffici Les à éviter Lors de L'accostage. Par ailLeurs, quand La pince s'ouvre, tin changement d'équiLibre se produit ainsi que d'autres baLancements, et La pince risque d'entrer en coLLision avec La charge. IL est essentieL, pour comprendre L 'inven- tion, de se rendre compte que Les opérations de décoL Lement et d'accostage de La charge sont compLiquées par L'éLasticité de L'appareiL de Levage, qui ne permet de Lever ou déposer que progressivement La charge et qui ne peut être appréhendée par un opérateur. On décrit ci-dessous diverses variantes de Levage ou de dépôt de charges réaLisées conformément à L'invention, et qui permettent donc d'éviter Les écueiLs mentionnés ci-dessus. Les opérations constitutives du procédé sont normaLement effectuées automatiquement à L'aide d'un microprocesseur qui ne bascuLe Le système de commande en mode manueL qu'après L'achèvement du Levage ou du dépôt ou quand une anomalie est détectée. Sous sa forme La pLus généra Le, Le procédé de Levage consiste à imprimer au premier bras, porteur de La pince, des mouvements ascendants de faibLe ampLeur, à dépLacer Le second bras, porteur du contrepoids, à chaque mouvement ascendant pour ramener Le fût en équiLibre verticaL, et à évaLuer ensuite La charge souLevée. L'évaLuation de La charge souLevée est comparée avec une évaLuation obtenue après un mouvement ascendant précédent de cette charge souLevée. Le procédé est poursuivi jusqu'à ce que La charge souLevée reste invariabLe, ce qui correspond à L'état où La charge est compLètement décoLLée du soL. Le procédé de dépôt est caractérisé par des étapes anaLogues, si ce n'est que Les mouvements du premier bras sont descendants. IL comporte en outre une étape suppLémentaire qui intervient après que L'accostage de La charge a commencé, et donc que L'éva Luation de La charge souLevée a varié. Cette étape consiste à pLacer au cours de L'accostage Les deux bras dans une position correspondant sensibLement à un état d'équiLibre LatéraL du fût à vide, c'est-à-dire quand iL ne porte aucune charge, avant de reLâcher L'étreinte de La pince.On peut notamment procéder en pLaçant Le second bras, dès que L'évaLuation de La charge souLevée a varié, dans une position prédéterminée et en dépLaçant ensuite Le premier bras jusqu'à obtenir une position d'équiLibre LatéraL du fût avant de reLâcher L'étreinte de La pince ; ou bien on peut poursuivre Les étapes principaLes du procédé impLiquant des mouvements aLternatifs des deux bras, jusqu a ce que Le second bras parvienne à une position prédéterminée qui correspond à un état d'équiLibre LatéraL du fût à vide. SeLon Le cas, Les mouvements du premier bras peuvent être réaLisés en déplaçant uniquement ce premier bras ou en déplaçant L'ensembLe de L'appa rez L de Levage. On peut choisir entre ces deux méthodes à L'aide d'une étape préLiminaire de discrimination après avoir mesuré La position initiaLe du premier bras. On va maintenant décrire queLques réaLisations des procédés à L'aide de La figure unique annexée. Une charge 16 en appui sur Le soL a été représentée saisie par La pince 4. Le premier bras 3 est horizontaL. Dans cette réaLisation, Le fût 1 est dépLacé entre deux états extrêmes où il est respectivement proche du soL, comme on Le représente sur La figure, ou souLevé du soL par suite d'un enrouLement compLet du câbLe 12 sur Le pont rouLant 13. Le décoLLement de La charge 16 du soL est donc effectué excLusivement par des rotations du premier bras 3. Pour ceLa, Le système de commande passe en mode automatique et fait effectuer au premier bras 3 des rotations de faibLe ampLeur qui souLèvent à chaque fois La pince 4 d'un centimètre environ ou de toute autre va Leur admissibLe compte tenu de L'éLasticité du système. A chaque rotation, un déséquiLibre apparaît et Le second bras 5 est dépLacé jusqu'à ce qu'on retrouve une position d'équiLibre LatéraL, qui correspond à un état verticaL du fût 1. On se sert pour ceLa des indications du détecteur d'incLinaison 8. Ensuite, on évaLue La charge souLevée qui évoLue progressivement en fonction de L'éLasticité de L'ensembLe du système entre Le poids du fût 1 et des pièces connexes quand La charge 16 repose entièrement sur Le soL et La somme des poids du fût 1, des pièces connexes et de La charge 16 quand cette dernière est entièrement décoLLée. On peut utiLiser Les informations du détecteur 14 de charge souLevée, ou encore en caLcuLant Les moments exercés par La charge 16 et Le contrepoids 6 autour de L'axe 2 aux états d'équiLibre obtenus successivement à L'aide des indications des capteurs de position anguLaires Liés aux bras 3 et 5. Dans ce cas, Le détecteur 14 de charge souLevée peut être omis ou rempLacé par un simpLe détecteur de surcharge à contact éLectrique servant de système de sécurité. Quand L'évaLuation de La charge souLevée reste invariabLe, La charge 16 est entièrement décoLLée du soL et Le fût 1 peut être Levé. Le dépôt se fait seLon des opérations anaLogues à partir d'un état anaLogue à ceLui qui est représenté sur La figure, dans LequeL toutefois La charge 16 n'a pas atteint Le soL. On procède en dépLaçant Le bras 3 par des rotations de faibLe ampLeur qui abaissent chacune La pince 4 d'un centimètre ou de toute autre va Leur admissibLe. A chacun de ces mouvements, on déplace Le contrepoids 6 jusqu'à retrouver un état d'équiLibre et on effectue aLors une évaLuation de La charge souLevée. Dès que L'accostage de La charge 16 au soL a commencé, L'évaLuation varie et Le contrepoids 6 est aLors déplacé jusqu'à une position qui correspond à un état d'équiLibre LatéraL du fût 1 Lorsqu'aucune charge n'est saisie et que Le premier bras 3 est horizontaL. Le premier bras 3 est ensuite dépLacé jusqu'à ce que L'équiLibre LatéraL du fût 1 soit rétabLi. Le premier bras 3 est normaLement sensibLement horizontaL et La charge 16 devrait être en équiLibre sur Le soL. La pince 4 peut aLors être ouverte sans rupture d'équiLibre. Un autre procédé conforme à L'invention, non représenté, utiLise Le premier bras 3 en position verticaLe, La pince 4 en bas. Au cours du Levage, Les mouvements de faibLe ampLeur qui permettent de décoLLer petit à petit La charge 16 ne sont aLors pas produits par des rotations du premier bras 3 mais par des dépLacements d'ensembLe du fût 1 produits par de petits enrouLements du câbLe 12. Sinon, Le procédé est Le même dans son principe : à chaque mouvement verticaL, on procède à un équiLibrage en tournant Le second bras 5 et on mesure La charge sou Levée par Le détecteur 14 de charge souLevée. Quand L'évaLuation ne varie pLus, on peut Lever compLètement Le fût 1. Le dépôt s'effectue par des opérations de même nature en sens inverse : Le fût 1 est abaissé par des mouvements Lents, Le contrepoids 6 est dépLacé jusqu'à obtenir une position d'équiLibre à chaque dépLacement verticaL et La charge souLevée est évaLuée. Toutefois, ce processus est poursuivi quand La charge commence à diminuer, contrairement au cas précédent où Le premier bras 3 était horizontaL. IL est cependant possibLe de diminuer La vitesse de dépLacement verticaL pour obtenir un accostage pLus en douceur. On continue jusqu'à ce que L'évaLuation de La charge souLevée coïncide avec La charge à vide de L'appareiL. Le contrepoids 6 est aLors amené jusqu'à une position d'équiLibre à vide du système, après quoi La pince 4 est ouverte. Ces deux variantes principaLes peuvent être appLiquées dans des cas intermédiaires : si Le premier bras 3 est obLique au départ, on peut, au cours d'une étape préLiminaire, mesurer L'incLinaison initiaLe du premier bras 3 et adopter La variante qui correspond à L'état du premier bras 3 Le pLus proche de L'incLinaison initiaLe mesurée. Le système est utiLisabLe pour toutes Les instaLLations de Levage (grues, robots, etc.) qui présentent un dispositif d'équiLibrage par contrepoids mobiLe. Par aiLLeurs, iL est faciLement possibLe de pourvoir Le système de commande d'instructions de sécurité qui permettent d'interrompre Les opérations et de repasser en mode manueL. On définit en particu Lier un nombre maximaL autorisé de cycLes de montée ou de descente à partir de L'état initiaL. Si aucune variation de L'évaLuation de La charge souLevée n'a été enregistrée à ce moment, Le processus automatique est interrompu. Si par aiLLeurs, dans Le cas du Levage, La charge souLevée est trop Lourde, Le processus est arrêté dès que L'évaLuation de La charge souLevée dépasse une Limite ou s'iL est impossibLe d'obtenir un état d'équiLibre LatéraL, notamment en dépLoyant au maximum Le contrepoids 6.Dans Le cas d'un dépôt de La charge 16, iL faut aussi tenir compte de ce que La charge peut être déposée dans une position en déséquiLibre ou dans une position où eLLe est coincée. IL est aLors impossibLe d'obtenir une position finaLe or Les deux bras 3 et 5 sont dans un état d'équiLibre LatéraL à vide. Cette anomaLie est signaLée à L'opérateur et La pince 4 ne peut pas être ouverte. IL en va de même si Le système ne parvient pas à une évaLuation de La charge souLevée égaLe à La charge à vide, aussi bien en sous-charge qu'en surcharge, car alors L'équiLibre stabLe du fût 1 n'est pas obtenu. Enfin, dans Le premier cas, où Le premier bras 3 est sensibLement horizontaL, La pince 4 n'est pas non pLus ouverte si Le mouvement finaL du premier bras 3 est trop important, car des baLancements excessifs sont susceptibLes de se produite. Des variateurs de vitesse permettent de commander en douceur Les motoréducteurs, sans introduire d'à-coups générateurs de baLancements. Le microprocesseur de piLotage est programmé pour commander aLternativement des mouvements des deux bras 3 et 5. Toutefois, L'inertie de L'appareiLLage et La rapidité de dérouLement du procédé font que Les mouvements des deux bras 3 et 5 sont, dans une Large mesure, simuLtanés et continus. Les équiLibres Latéraux obtenus dans ces conditions sont approximatifs, ainsi que Les évaLuations de La charge souLevée. Pour ne pas proLonger excessivement La durée du procédé, on peut donc admettre des incertitudes de faibLe ampLeur. REVENDICATIONS 1. Procédé de Levage de charges par un appareiL comprenant un éLément de Levage (12) auqueL est suspendu un fût (1) muni d'un premier bras (3) porteur d'une pince (4) de préhension d'une charge (16) à Lever, d'un second bras (5) porteur d'un contrepoids (6) et mobiLe LatéraLement par rapport au fût (1), ainsi que d'un capteur (8) d'équiLibre LatéraL du fût (1), caractérisé en ce qu'iL consiste à imprimer au premier bras (3) des mouvements ascendants de faibLe ampLeur, à dépLacer Le second bras (5) à chaque mouvement ascendant pour ramener Le fût (1) en équiLibre LatéraL, à évaLuer ensuite La charge souLevée et à comparer cette évaLuation et une évaLuation précédente, obtenue après un autre mouvement ascendant, de La charge souLevée. 2. Procédé de dépôt de charges par un appa reiL comprenant un éLément de Levage auqueL est suspendu un fût muni d'un premier bras porteur d'une pince de préhension d'une charge à déposer, d'un second bras porteur d'un contrepoids et mobiLe LatéraLement par rapport au fût, ainsi que d'un capteur d'équiLibre LatéraL du fût, caractérisé en ce qu'iL consiste à imprimer au premier bras des mouvements descendants de faibLe ampLeur, à dépLacer Le second bras à chaque mouvement descendant pour ramener Le fût en équiLibre LatéraL, à évaLuer ensuite La charge souLevée et à comparer cette évaLuation avec une évaLuation précédente, obtenue après un autre mouvement descendant, de La charge souLevée ; et, quand L'évaLuation a varié, à pLacer Les deux bras dans une position correspondant sensibLement à un état d'équiLibre LatéraL du fût à vide avant de reLâcher L'étreinte de La pince. 3. Procédé seLon La revendication 1 ou 2, dans LequeL Le premier bras est pivotant par rapport au fût, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préLiminaire de mesure de La position du premier bras et de choix entre deux façons d'imprimer Les mouvements du premier bras en fonction de cette position. 4. Procédé de dépôt de charges seLon La revendication 2, caractérisé en ce qu'iL consiste, dès que L'évaLuation de La charge souLevée a varié, à pLacer Le second bras (5) dans une position prédéterminée et à dépLacer ensuite Le premier bras (3) jusqu'à obtenir une position d'équiLibre LatéraL du fût avant de reLâcher L'étreinte de La pince. 5. Procédé de dépôt de charges seLon La revendication 2, caractérisé en ce que Les étapes de mouvements descendants du premier bras (3) et Les dépLacements d'équiLibrage du second bras (5) sont poursuivis jusqu'à ce que Le second bras (5) arrive à une position prédéterminée correspondant à un état d'équiLibre LatéraL du fût (1) à vide. 6. Procédé seLon L'une queLconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que Le second bras est dépLacé autour du fût par des pivotements dans un pLan verticaL. 7. Procédé seLon L'une queLconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que Le premier bras est mû en dépLaçant L'éLément de Levage (12). 8. Procédé seLon L'une queLconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que Le premier bras est mû autour du fût par des dépLacements dans un pLan verticaL auqueL appartient Le contrepoids, L'éLément de Levage (12) et Le fût (1) restant immobiles. 9. Procédé seLon L'une queLconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que L'évaLuation de La charge souLevée est obtenue par des mesures des dépLacements des bras (3, 5). 10. Procédé seLon L'une queLconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que L'évaLuation de La charge souLevée est obtenue par des mesures de La tension de L'éLément de Levage (12).