Brevet FR2694547A1 — publié le 19940211

La présente invention est relative à un dispositif apte à saisir et élever des objets. L'invention a été mise au point pour répondre au problème de la manutention de rouleaux de paille, mais elle est susceptible de bien d'autres applications. On a déjà décrit, voir par exemple les documents FR A-2 530 116, FR-A-2 579 861 et FR-A-2 602 637 des dispositifs élévateurs qui comprennent - un bâti porteur, - un outil de prise, apte à saisir un objet et à le libérer, - un ensemble de bielles articulées, reliant le bâti porteur à l'outil de prise, les axes des articulations étant parallèles entre eux, - et un moyen d'actionnement unique, capable d'agir sur les bielles pour changer l'inclinaison de l'outil de prise et pour changer sa position en hauteur. Ces dispositifs donnent satisfaction, mais des recherches ont été poursuivies pour les améliorer. Le but de l'invention est de fournir un dispositif qui soit plus simple et plus léger que ceux de l'art antérieur et qui, en outre, soit mieux adapté aux chargeurs modernes du type à parallélogramme déformable. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif du type qu'on a indiqué ci-dessus. et qui présente pour particularités que l'ensemble de bielles comprend - une première bielle reliée au bâti porteur par une première articulation et à l'outil de prise par une deuxième articulation espacée de la première, - une deuxième bielle reliée à l'outil de prise par une troisième articulation espacée de la deuxième, cette deuxième bielle étant sensiblement de même longueur que la première, les longueurs étant mesurées entre articulations, - et une troisième bielle reliée à la deuxième par une quatrième articulation espacée de la troisième, et au bâti porteur par une cinquième articulation espacée de la quatrième, qu'il est prévu - une première butée liée au bâti porteur et disposée pour arrêter la première bielle dans une position fixe, les deuxième, troisième, quatrième et cinquième articulations constituant les sommets d'un quadrilatère déformable, dont les deuxième et cinquième articulations sont des sommets fixes par rapport au bâti porteur quand la première bielle est dans cette position fixe, - et une deuxième butée liée au bâti porteur et disposée pour arrêter la troisième bielle dans une position fixe, la première, deuxième, troisième et quatrième articulations constituant alors à peu près les sommets d'un parallélogramme déformable, dont les première et quatrième articulations sont des sommets fixes par rapport au bâti porteur quand la troisième bielle est dans cette position fixe, et que le moyen d'actionnement est capable d'agir entre un point fixe lié au bâti et un point fixe de la deuxième bielle ou de l'outil de prise pour déformer ledit quadrilatère et ledit parallélogramme, la force du moyen d'actionnement et les positions des points fixes étant calculées de telle sorte que la résultante de la force du moyen d'actionnement et des autres forces agissant sur le dispositif comporte une composante apte à maintenir la première bielle en appui sur la première butée pendant une déformation complète du quadrilatère, et une composante apte à maintenir la troisième bielle sur la deuxième butée pendant une déformation complète du parallélogramme. L'invention va maintenant être décrite de façon détaillée à l'aide d'un exemple pratique illustré avec les dessins parmi lesquels - Figure 1 est un schéma explicatif de principe. - Figures 2, 3 et 4 sont des vues schématiques, en élévation, d'un dispositif selon l'invention dans les situations I, Il et V de la figure 1. Sur les figures, pour faciliter l'exposé, le bâti et toutes les articulations portent des numéros impairs, les autres éléments, des numéros pairs. Comme on l'a indiqué plus haut, les articulations constituent les sommets d'un polygone, et, selon que l'une ou l'autre des butées est en action, il se constitue soit un quadrilatère déformable, soit un parallélogramme déformable. Le quadrilatère peut être lui-même un parallélogramme, mais ce n' est pas nécessaire, comme on le verra plus loin. La figure 1 est en deux parties : la partie du bas montre trois étapes I, Il, III de la déformation du quadrilatère, et la partie du haut montre trois étapes III, IV et V de la déformation du parallélogramme. Il convient de souligner que les dispositions III de la partie du haut et de la partie du bas sont les mêmes, on les a séparées seulement pour la clarté de l'exposé. Sur chaque partie de la figure 1, les éléments qui forment le quadrilatère ou le parallélogramme déformable correspondant à cette partie de figure sont en trait continu ou mixte, et la bielle qui est alors immobilisée est figurée en tirets. Le bâti porteur porte la référence 1. Si on parcourt le polygone dans le sens des aiguilles d'une montre, sur la figure 1, on trouve successivement - la première bielle 2, reliée au bâti porteur par la première articulation 3, - l'outil de prise 4, relié à la première bielle par la deuxième articulation 5, - la deuxième bielle 6 reliée à l'outil de prise par la troisième articulation 7, - la troisième bielle 8 reliée à la deuxième bielle par la quatrième articulation 9, et au bâti porteur 1 par la cinquième articulation 11, - la première butée 10, solidaire du bâti porteur et disposée pour arrêter la première bielle 2, - et la deuxième butée 12, solidaire du bâti porteur et disposée pour arrêter la troisième bielle 8. Les articulations 3 et 11 ont été représentées voisines, mais séparées. Elles peuvent aussi, dans certains cas, être confondues, ou bien être dans une position relative différente de ce qui est représenté, sous réserve de certains impératifs qui seront exposés plus loin. Bien entendu, dans le présent texte, le mot "bielle" désigne aussi bien une bielle unique qu'un ensemble de plusieurs bielles disposées en parallèle. Il en est de même pour les moyens d'actionnement ou les butées. La partie du bas de la figure 1 montre que la déformation du quadrilatère de sommets 5, 7, 9, 11 fait pivoter l'organe de prise 4 d'une orientation verticale I à une position horizontale III, c'est-à-dire que l'amplitude de ce pivotement est d'au moins 90". La déformation du quadrilatère pour passer de la position I à la position III s'arrête lorsque la bielle 8 rencontre la butée 12. Sur la figure, on a représenté les organes de prise de l'outil de prise 4 comme horizontaux dans les positions III à IV. Ceci n'est qu'une convention, liée à la forme de l'outil de prise. Si on désire, par exemple, que ces organes de prise soient ascendants vers la gauche (sur la figure) dans la position III, mais verticaux dans la position I, il faudra prévoir un pivotement de l'outil de prise supérieur à 90". Sur la partie du haut de la figure 1 on constate que la déformation du parallélogramme des sommets 3, 5, 7, 9 déplace l'outil de prise 4 parallèlement à lui-même selon un trajet en arc de cercle. On conçoit que, dans le cas de la manutention de balles de foin ou paille, un dispositif correspondant au schéma de la figure 1 pourra, dans la position I, saisir une balle reposant sur le sol avec son axe horizontal, ce qui rend la position normale pour limiter la pénétration d'humidité, la faire pivoter de 90" pour rendre son axe vertical. dans la position III, puis la déposer, par exemple sur un véhicule, dans la position IV ou V. Le moyen d'actionnement n'a pas été représenté sur la figure 1. Il doit être disposé de façon à ce que, pendant la déformation du parallélogramme 5, 7, 9, 11, la première bielle 2 reste en appui sur la première butée 10, et, pendant la déformation du quadrilatère 3, 5, 7, 9 la troisième bielle reste en appui sur la butée 12. Si ces conditions ne sont pas remplies, la forme du polygone 3, 5, 7, 9, 11 cesse d'être contrôlée, et on n'est plus maître de la position et de l'orientation de l'outil de prise. Si la figure 1 représente une vue en élévation, le poids des bielles et de l'outil de prise suffit à maintenir la première bielle en appui sur la première butée, si bien que la première condition est facile à remplir. En ce qui concerne la seconde condition, on peut envisager un vérin dont le point d'articulation sur le bâti est toujours plus à gauche, sur la figure, que son point d'articulation sur la deuxième bielle. Cela peut poser des problèmes de conception difficiles, en raison de la course limitée d'un vérin. On peut aussi envisager un câble reliant la deuxième bielle à une poulie ou un treuil situés plus à droite, sur la figure, que l'articulation 9 reliant la deuxième et la troisième bielles. Toutefois, l'allongement d'un câble sous l'effet d'une charge fait que cette solution est à déconseiller pour les objets de poids important. On notera que la position relative des articulations 3 et 11 doit être choisie pour que la bielle 6 ne dépasse jamais le prolongement de la bielle 8 en allant vers la position V, car alors la deuxième condition cesserait d'être remplie. Les figures 2 à 4 montrent les mêmes éléments que la figure 1, affectés des mêmes références, mais avec des formes et des proportions plus proches de la réalité. Le repère 14 représente un moyen d'actionnement constitué par un vérin, qui est relié, d'une part au bâti porteur par une première articulation 13, située dans une posit-ion aussi éloignée que possible de la cinquième articulation 11, et d'autre part à la deuxième bielle 6 par une deuxième articulation 15, située à assez faible distance de la quatrième articulation 9. La conséquence de cette disposition est que, comme le montrent les figures, le vérin exerce sur la deuxième bielle une poussée qui comporte toujours une composante dirigée vers l'articulation 9, et qui maintient la troisième bielle en appui sur la deuxième butée 12. On observera cependant que l'articulation 15 ne peut pas être rapprochée à volonté de l'articulation 9. En effet, le rapport entre les longueurs des bras de levier défini par les articulations 15, 9 et 7 correspond au rapport entre la charge de l'outil de prise et la force exigée du vérin. Une distance trop faible entre les articulations 15 et 9 conduirait à un vérin de force prohibitive. On est donc amené à écarter le plus possible la première articulation 13 du vérin 14 de l'articulation 9, c'est-à-dire vers la gauche sur les figures 2 à 4. Cependant, on est encore limité dans cette voie par le fait que, si l'angle entre le vérin et la deuxième bielle diminue, dans la situation de la figure 3, la force nécessaire pour que le vérin soulève la charge à partir de cette situation augmente à nouveau. On observera aussi que l'articulation 13 est située au-dessous de la première bielle 2 dans la configuration des figures 2 et 3, alors que l'articulation 15 est située au-dessus de la deuxième bielle 6. En conséquence, les points 13 et 15 sont toujours extérieurs au quadrilatère 3, 5, 7, 9 et au parallélogramme 5, 7, 9, 11. Cette disposition a pour résultat de réduire l'allongement relatif du vérin 14 entre sa position de rétraction maximale, visible sur la figure 2, et sa position d'extension maximale, visible à la figure 4. En outre, elle augmente, dans la situation de la figure 3, l'angle entre le vérin 14 et la deuxième bielle 6, ce qui est favorable, comme on l'a vu plus haut. La déformation du quadrilatère 5, 7, 9, 11 est limitée d'un côté par la venue de la troisième bielle 8 contre la butée 12, voir figure 3. De l'autre côté elle peut être limitée par la fin de la course du vérin, ou par une butée, non représentée. La déformation du parallélogramme 3, 5, 7, 9 est limitée d'un côté par la venue de la première bielle contre la butée 10, voir figure 3. De l'autre côté, elle peut être limitée par l'autre fin de la course du vérin, ou par une butée, non représentée. On a représenté, en tirets, une variante où le vérin 14 est remplacé par un câble 16 agissant à la traction entre un point 17 de la bielle 6 situé dans une position écartée de la quatrième articulation et un treuil (ou une poulie) 19 lié au bâti et situé près d'une droite prolongeant la troisième bielle 8 quand celle-ci est en appui sur la butée 12. De cette façon, on est assuré que la tension du câble 16 agit toujours pour appuyer la troisième bielle contre la deuxième butée. L'absence des contraintes liées à la course du vérin 14 simplifie la conception. En revanche, la souplesse du câble et son allongement sous charge peuvent nuire au bon contrôle de la position de l'outil de prise. Sur les figures 2 à 4, les repères 18 désignent des moyens de fixation, constitués dans la pratique par des poutres transversales, pour monter le bâti porteur sur un support, non représenté, qui peut être un chargeur ou un dispositif d'accrochage à trois points, porté par un tracteur, également non représenté. On notera que si on utilise un chargeur moderne du type à parallélogramme déformable, ce chargeur pourra élever le bâti porteur 1 sans changer son orientation, et, par conséquent, on n'aura pas à faire agir le vérin 14 pour maintenir l'orientation de l'outil de prise pendant la montée. A titre purement indicatif, dans une réalisation pratique, on a adapté les dimensions approximatives suivantes - longueur des bielles 2 et 6 (entre articulations): 1200 mm, - distance entre les articulations 5 et 7 de l'outil de prise : 300 mm, - longueur de la bielle 8 : 380 mm, - angle de la bielle 8 avec la verticale, dans la position des figures 3 et 4 : 80 , - dans la position des figures 2 et 3 (première bielle en appui sur la première butée), première articulation 13 du vérin et articulation 5 : axes confondus, - distance de la deuxième articulation 15 du vérin à l'articulation 9, perpendiculairement à la bielle : 160mm; parallèlement à la bielle 6 : 165 mm, - longueur du vérin en position rétractée : 900 mm; en position d'extension : 1600 mm. Dans la position des figures 3 et 4 (troisième bielle en appui sur la deuxième butée), distance entre les articulations 3 et 9, verticalement : 300 mm horizontalement : 30 mm. On constate que le quadrilatère 5, 7, 9, ll est assez loin d'un parallélogramme, car la distance 5-7 est inférieure à la distance 9-11. Cela a pour résultat que la course du vérin pour un pivotement de 90" de l'outil de prise est inférieure à ce qu'elle serait si les distances précitées étaient égales. Le parallélogramme 3, 5, 7, 9 est, au contraire, à peu près parfait. Une conformation un peu différente peut être choisie si on désire un léger changement d'inclinaison de l'outil de prise pendant le passage de la situation de la figure 3 à celle de la figure 4. REVENDICATIONS 1. Dispositif apte à saisir et élever des objets, comprenant - un bâti porteur, - un outil de prise, apte à saisir un objet et à le libérer, - un ensemble de bielles articulées, reliant le bâti porteur à l'outil de prise, les axes des articulations étant parallèles entre eux, - et un moyen d'actionnement unique, capable d'agir sur les bielles pour changer l'inclinaison de l'outil de prise et pour changer sa position en hauteur, caractérisé en ce que l'ensemble de bielles comprend - une première bielle (2) reliée au bâti porteur par une première articulation (3) et à l'outil de prise (4) par une deuxième articulation (5) espacée de la première, - une deuxième bielle (6), reliée à l'outil de prise par une troisième articulation (7) espacée de la deuxième, cette deuxième bielle étant sensiblement de même longueur que la première, les longueurs étant mesurées entre articulations, - et une troisième bielle (8) reliée à la deuxième par une quatrième articulation (9) espacée de la troisième, et au bâti porteur (1) par une cinquième articulation (11) espacée de la quatrième, en ce qu'il est prévu - une première butée (10) liée au bâti porteur (1) et disposée pour arrêter la première bielle (2) dans une position fixe, les deuxième, troisième, quatrième et cinquième articulations constituant les sommets d'un quadrilatère déformable, dont les deuxième et cinquième articulations (5, 11) sont des sommets fixes par rapport au bâti porteur quand la première bielle est dans cette position fixe, - et une deuxième butée (12) liée au bâti porteur et disposée pour arrêter la troisième bielle (8) dans une position fixe, les première, deuxième, troisième et quatrième articulations constituant alors à peu près les sommets d'un parallélogramme déformable, dont les première et quatrième articulations (3, 9) sont des sommets fixes par rapport au bâti porteur quand la troisième bielle est dans cette position fixe et en ce que le moyen d'actionnement est capable d'agir entre un point fixe lié au bâti et un point fixe de la deuxième bielle ou de l'outil de prise pour déformer ledit quadrilatère et ledit parallélogramme, la force du moyen d'actionnement et la position des points fixes étant calculées de telle sorte que la résultante de la force du moyen d'actionnement et des autres forces agissant sur le dispositif comporte une composante apte à maintenir la première bielle (2) en appui sur la première butée (10) pendant une déformation complète du quadrilatère, et une composante apte à maintenir la troisième bielle (8) sur la deuxième butée (12) pendant une déformation complète du parallélogramme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'actionnement est un vérin (14) agissant entre un premier point (13) fixe par rapport au bâti porteur (1) et situé non loin de la deuxième articulation (5) lorsque la première bielle (2) est en appui sur la première butée (10), et un second point (15) lié à la deuxième bielle, et situé non loin de la quatrième articulation (9). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'actionnement est un câble (16) agissant entre un point (17) de la deuxième bielle (6) situé non loin de la troisième articulation (7), et un point fixe (18) lié à un bâti porteur (1) et situé non loin du prolongement de la troisième butée (8) quand celle-ci est en appui sur la deuxième butée (12). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la déformation du parallélogramme dont les sommets sont constitués par les première, deuxième, troisième et quatrième articulations (3, 5, 7, 9) entre ses configurations extrêmes fait pivoter l'outil de prise d'au moins 90". 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les points (13, 15) entre lesquels agit le vérin (14) sont constamment extérieurs audit quadrilatère et audit parallélogramme. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur de la troisième bielle (8) est supérieure à la distance entre les deuxième et troisième articulations (5, 7) portées par l'outil de prise (4). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est conçu pour saisir des objets reposant sur le sol, les faire pivoter de 90" environ autour d'un axe sur le sol et les élever à une hauteur déterminée au-dessus du sol en conservant approximativement leur orientation.