Brevet FR2678256A1 — publié le 19921231

La présente invention est relative à un dispositif qui permet de contrôler en permanence le couple de basculement d'une console mobile en rotation ou non autour d'un axe vertical, quelle que soit la charge axiale appliquée à une distance quelconque de cet axe sur un bras prolongeant latéralement la console, afin de limiter à une valeur maximale prédéterminée le moment de basculement induit dans le plan formé par les directions respectivement de l'axe et du bras. L'invention a pour objet un dispositif dont la conception est telle qu'il permette son adaptation facile, soit sur une console déjà existante, soit lors de la fabrication de celle-ci. Selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le bras de manutention sur lequel s'exerce le couple de basculement est monté mobile autour d'un axe transversal porté par la console disposée horizontalement et mobile autour d'un axe vertical, cet axe transversal étant réuni à la console au moyen d'un organe de contrôle, inextensible ou très peu extensible, articulé respectivement sur le bras et la console, cet organe étant disposé par rapport au cercle centré sur l'axe transversal et dont le rayon correspond à la mesure de la distance entre cet axe et la ligne d'action de l'organe de contrôle sur le bras, de telle sorte que, pour une très faible variation de la longueur de l'organe de contrôle, la distance d'action de la force mesurant la réaction dudit organe reste pratiquement constante. Avantageusement, l'organe de contrôle articulé sur la console et le bras est disposé de telle sorte que la direction de la force de réaction sur cet organe soit sensiblement tangente au cercle précité. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de contrôle est constitué par un vérin hydraulique dont la cavité est fermée et remplie d'un fluide incompressible de telle sorte que l'accroissement de pression créé par la force de réaction sur le vérin par le couple de basculement autour de l'axe transversal, mesurée par un circuit de commande, provoque au-delà d'un seuil donné la limitation de ce couple. L'invention permet ainsi, pour un couple de renversement donné s'exerçant sur le bras de manutention, tendant à faire pivoter le bras autour de l'axe transversal et à créer une force de réaction sur le vérin, de limiter le moment appliqué sur la console en contrôlant en permanence la valeur de cette force de réaction, notamment en évitant le franchissement d'un seuil donné, fixé en fonction des conditions d'utilisation de la console. Dans une autre variante de réalisation, le vérin hydraulique est substitué par un ressort très rigide dont un capteur mesure l'allongement limité créé par le couple de basculement afin de le comparer à un seuil de consigne prédéterminé. Dans un autre mode de réalisation, l'organe de contrôle est constitué par un axe de cisaillement associé à une jauge de contraintes donnant en permanence la valeur de la force de réaction. Le cas échéant, la console appartient à une grue comprenant un bâti portant le bras de manutention articulé sur ce bâti et commandé en pivotement par rapport à celui-ci au moyen d'un vérin hydraulique, le dispositif étant alors caractérisé en ce que ce vérin est articulé sur un support intermédiaire au moyen d'un axe transversal sur lequel est également articulé l'organe de contrôle monté entre cet axe et la console. D'autres caractéristiques d'un dispositif de contrôle et de limitation du couple de basculement d'une console mobile en rotation, apparattront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention. - Les Figures 2 et 3 illustrent des variantes de l'organe de contrôle utilisé dans le mode de réalisation de la Figure 1. - La Figure 4 illustre un autre montage, plus particulièrement adapté à une grue de manutention sur laquelle le dispositif selon l'invention est monté lors de la fabrication de cette grue. - Les Figures Sa et 5b sont respectivement relatives à une grue de manutention classique et à l'adaptation d'une telle grue pour lui faire comporter le dispositif selon 11 invention. Sur la Figure i, la référence 1 désigne un mécanisme de manutention pour une charge 2 suspendu à l'extrémité d'un palan ou analogue 3 dont les déplacements pour lever ou abaisser la charge sont réalisés au moyen d'un câble porteur 4 guidé par des poulies 5 qui le renvoient sur un treuil de commande 6 contrôlant la longueur de câble disponible. Le mécanisme i comporte un bras longitudinal 7 à l'extrémité duquel est suspendu le palan 3 fixé en bout du câble 4, ce bras se prolongeant par un bloc de liaison 8 avec une console de support 9, disposée horizontalement et de préférence agencée pour être mobile en rotation continue ou pas à pas autour d'un axe vertical 10. Selon l'invention, la liaison entre la console 9 et le bloc 8 portant le bras 7 est réalisée en les articulant autour d'un axe transversal il porté par une chape de support 12 solidarisée de la console. Le pivotement éventuel du bras 7 par rapport à l'axe 11 est en permanence limité au moyen d'un organe de contrôle 13 qui, dans l'exemple de réalisation, est constitué par un vérin hydraulique 14 dont le corps 15 est lui-même articulé autour d'un axe 16 vis-àvis de la console 9, la tige 17 du vérin étant à son tour articulée autour d'un axe 18 porté par le bloc 8 et éloigné de l'axe transversal Il d'une distance D. On conçoit ainsi qu'en disposant judicieusement le vérin 14 par rapport au cercle de rayon D centré sur l'axe il, on puisse obtenir, pour une très faible variation e de la course de la tige 17 de ce vérin, une distance d' action d de la force de réaction R dans le plan du bras selon l'axe de ce vérin, par rapport à l'axe transversal 11 qui soit quasi constante. Dans ces conditions, plus le rayon D sera grand, plus la variation de d en fonction de la variation e sera négligeable. Dès lors, si l'organe de contrôle 13 constitué par le vérin 14 est pratiquement inextensible, c'est-àdire ne présente qu'une très faible variation de longueur possible, par exemple résultant exclusivement d'une déformation élastique dudit organe ou encore d'une faible fuite du fluide hydraulique de commande de ce vérin, il devient possible de connaître à tout instant le moment de basculement M de la console induit dans le plan de travail, contenant l'axe du bras et la charge, et de le limiter à une valeur maximale prédéterminée en fonction de la distance 1 qui sépare la direction de la force d'application F de la charge vis-à-vis de l'axe de rotation 10 de la console. En effet, connaissant la valeur d mesurant la distance d'action de la force de réaction R sur le vérin 14 en fonction de la charge, donc de la force F créée sur le bras à la distance 1, on peut écrire M=Fxl=Rxd expression dans laquelle d est constant, quelle que soit donc la valeur de 1. Il en résulte qu'en fonction de la valeur de R, on pourra donc contrôler ou limiter le moment M appliqué à la console, sans faire intervenir F et 1. Le dispositif ainsi envisagé peut s'appliquer aussi bien à une table de machine ayant à supporter des pièces en porte-à-faux, qu'à une grue, un chariot élévateur, une pelle excavatrice, un engin de levage etc... La mesure de la force de réaction R peut être obtenue de diverses manières, en utilisant un organe de contrôle 13 à fonctionnement hydraulique ou pneumatique, mécanique ou électrique. Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, l'organe de contrôle 13 est un vérin dont la cavité est fermée et remplie d'un fluide incompressible ou très peut compressible, de telle sorte que l'accroissement de pression créé par le couple de basculement 7 se traduise par une augmentation de la pression de ce fluide, mesurée par un manomètre 19 agissant par l'intermédiaire d'un circuit de mesure 20 sur un relais ou analogue 21 commandant l'adret immédiat du treuil 6 dès que la valeur de la réaction R dépasse un seuil prédéterminé. Dans la variante schématiqument illustrée sur la Figure 2, l'organe de contrôle 13, monté la console 9 et le support 8 du bras est constitué par un ressort très rigide 22 dont les extrémités 23 et 24 sont respectivement liées à la console et au support, le ressort étant associé à un relais de fin de course 25 déclenché au-delà du seuil d'extension prévu. Dans la variante selon la Figure 3, l'organe de contrôle 13 prévu entre la console et le support 8 articulé autour de l'axe transversal 11, est constitué par une juge de contrainte 26, l'information représentant la valeur de la réaction R étant mesurée sur l'axe de la jauge. Le montage selon l'invention peut être notamment adapté pour etre appliqué à une grue de manutention telle que représentée sur la Figure 4, lors de la fabrication de cette dernière. Sur cette Figure, la référence 30 désigne une console de support montée à rotation autour d'un axe vertical et supportant un plateau horizontal 31. Sur ce plateau est articulé autour d'un axe 32 un support 33 comportant lui-même un axe d'articulation 34 pour un premier bras 35. A son tour, ce dernier est muni d'un second axe d'articulation 36 pour un deuxième bras 37 prolongeant le premier et susceptible de se débattre librement par rapport à celui-ci. Le second bras 37 est muni d'un prolongement télescopique 38 à 11 extrémité duquel peut être supportée une charge (non représentée) exerçant un effort vertical schématisé par la flèche F. Le plateau 31 est associé à un dispositif de contrôle du couple de basculement de la grue, constitué dans l'exemple représenté d'une façon analogue à celui envisagé sur la Figure 1, au moyen d'un vérin hydraulique 39 dont la cavité est fermée afin que l'effort exercé sur la tige du vérin par le couple de basculement de la grue se traduise par un accroissement de pression pouvant être mesuré et contrôlé. Le vérin 39 est articulé autour d'un axe transversal 41 sur le plateau 31 et autour d'un axe 42 sur le support 33. Des vérins auxiliaires 40a, 40b de commande des mouvements des bras 35 et 37 sont respectivement articulés autour d'axes parallèles 43 et 44 comme représentés sur le dessin. Enfin, on a schématisé par le point 45 le barycentre de la grue et par G la force représentant le poids de celle-ci s'exerçant en ce point. Si Mg désigne le moment du couple de basculement par rapport à l'axe vertical de la console 30, créé par le poids de la grue appliqué au barycentre 45 et Mf le moment du couple créé par les forces extérieures, en particulier par la charge à l'extrémité du bras 38, on obtient la relation qui définit le moment global de l'ensemble par la relation M = Mg + Mf = F x I + G x lî = R x d dans laquelle 1 et lî représentent les distances des forces F et G par rapport à l'axe vertical de la console, R étant la réaction sur le vérin 39 et d la distance entre la ligne d'action de cette force de réaction R et l'axe transversal de basculement 32. Comme dans l'exemple de la Figure 1, on peut donc définir le seuil maximal au-delà duquel le moment résultant est excessif et doit être éliminé. Dans la variante illustrée sur les Figures 5a et 5b, on a représenté respectivement une grue classique et la même adaptée pour comporter un dispositif de contrôle du couple conforme à l'invention. La grue comporte une console 50 sur laquelle est fixé un corps 51 muni d'un axe d'articulation 52 pour un bras 53 dont le débattement est réalisé au moyen d'un vérin 54 articulé en 55 et 56, d'une part sur la console, et d'autre part sur le bras. La grue ainsi réalisée peut être aisément adaptée en montant mobile par rapport au corps 51 autour de l'axe 52 une bielle auxiliaire 57 de reprise du couple, le vérin 54 étant monté entre cette bielle et le bras 53 autour des axes 55 et 56. A cet effet, on dispose entre l'axe 55 et un axe transversal 58 prévu sur la console 50 un dispositif de contrôle et de limitation 59, constitué par exemple au moyen d'un vérin analogue à ceux illustrés respectivement sous les références 13 et 39 dans les variantes des Figures 1 et 4. On réalise ainsi un dispositif de contrôle et de limitation du moment de renversement d'une grue ou analogue, permettant d'assurer une force de réaction pratiquement constante s'opposant au couple créé par les charges appliquées sur la grue, en permettant en outre de mesurer la valeur de la déformation créée pour la maintenir inférieure à un seuil prédéterminé. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de contrôle et de limitation du couple de basculement d'une console, notamment de support d'un bras de manutention, caractérisé en ce que le bras de manutention (7, 35, 53) est monté mobile autour d'un axe transversal (11, 32, 52) porté par la console disposée horizontalement et mobile en rotation autour d'un axe vertical, cet axe transversal étant réuni à la console au moyen d'un organe de contrôle (13, 39, 59), inextensible ou très peu extensible, articulé respectivement sur le bras et la console, cet organe étant disposé par rapport au cercle centré sur l'axe transversal et dont le rayon (D) correspond à la mesure de la distance entre cet axe et la ligne d'action de l'organe de contrôle sur le bras, de telle sorte que, pour une très faible variation (e) de la longueur de l'organe de contrôle, la distance d'action (d) de la force mesurant la réaction (R) dudit organe reste pratiquement constante. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de contrôle articulé sur la console et le bras est disposé de telle sorte que la direction de la force de réaction sur cet organe soit sensiblement tangente au cercle précité. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de contrôle est constitué par un vérin hydraulique (14) dont la cavité est fermée et remplie d'un fluide incompressible de telle sorte que l'accroissement de pression créé par la force de réaction sur le vérin par le couple de basculement autour de l'axe transversal (11), mesurée par un circuit de commande, provoque, au-delà d'un seuil donné, la limitation de ce couple. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de contrôle est constitué par un ressort très rigide (22) dont un capteur mesure l'allongement limité créé par le couple de basculement afin de le comparer à un seuil de consigne prédéterminé. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de contrôle est constitué par une jauge de contraintes (26) donnant en permanence la valeur de la force de réaction. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la console appartient à une grue comprenant un bâti portant le bras de manutention articulé sur ce bâti et commandé en pivotement par rapport à celuici au moyen d'un vérin hydraulique, caractérisé en ce que ce vérin (54) est articulé sur un support intermédiaire (57) au moyen d'un axe transversal (55) sur lequel est également articulé l'organe de contrôle (59) monté entre cet axe et la console.