Brevet FR2697007A1 — publié le 19940422

L'invention se rapporte au domaine des engins de levage tels que les grues à flèche distributrice. Pour satisfaire des normes de sécurité, les grues à flèche distributrice sont équipées d'un dispositif susceptible d'empêcher une collision entre au moins deux grues voisines l'une de l'autre, l'une étant sensiblement plus basse que 1' autre. Un tel dispositif anti-collision comprend une unité de traitement qui traite les informations provenant de capteurs détectant des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires et/ou de translation des éléments mobiles des grues, pour déterminer de manière répétée pendant le mouvement desdits éléments mobiles, une zone à risque de collision entre par exemple la flèche de la grue basse et la charge suspendue au chariot de la grue haute. En fonction de la détermination de cette zone à risque de collision, l'unité de traitement délivre aux actionneurs des éléments mobiles, des ordres de ralentissement ou d'arrêt. On connaît comme capteur de position de translation, un mécanisme à roulette porté par exemple par le boggie de la grue, la roulette se déplaçant en translation sur un des rails sur lesquels se déplace également ledit boggie. Le mécanisme à roulette capte une mesure représentative de la position de translation du boggie de la grue en mesurant la distance parcourue par le roulement de ladite roulette sur un desdits rails. Ce genre de mécanisme a l'inconvénient d'être peu précis (une précision de l'ordre de 10% seulement) à cause notamment de l'irrégularité du frottement de la roulette sur le rail. On utilise également comme capteur de position de translation, un mécanisme à compteur électromagnétique à capteur inductif. Le capteur inductif compte des éléments de référence disposés le long de la voie de translation. Par exemple les éléments de référence sont des vis de montage des rails. Un tel mécanisme ntest pas non plus satisfaisant dans la mesure où il est sensible aux imperfections de montage des éléments de référence et surtout à la merci d'opérations humaines qui empêchent une détection ou comptage corrects. De plus, un tel mécanisme nécessite une remise à zéro difficile à mettre en pratique. L'invention vient apporter une solution à ces problèmes. Ainsi, un premier but de l'invention est de fournir un dispositif capteur de position. de translation précis, fiable et simple à mettre en oeuvre. Un second but de l'invention est de fournir un dispositif capteur dont le calage à zéro est de mise en oeuvre facile. Un autre but de l'invention est de fournir un capteur dont le montage sur la grue utilise peu de pièces. L'invention porte sur un dispositif capteur destiné à être porté par un engin de levage tel qu'une grue et propre à capter une valeur représentative de la position de translation d'au moins un élément mobile de ladite grue sur un chemin de translation prédéterminé. Selon une définition générale de l'invention, le dispositif comprend - des moyens d'enroulement/déroulement portés par l'élément mobile de ladite grue et comprenant un tambour autour duquel est susceptible de s'enrouler/se dérouler en fonction de la translation dudit élément mobile sur le chemin de translation, un câble de repérage maintenu sous tension, s'étendant dans une direction sensiblement parallèle à celle de la translation de l'élément mobile et dont une extrémité est fixée à un point de référence prédéterminé par rapport au chemin de translation, et - des moyens de mesure en coopération avec le tambour et propres à mesurer une valeur représentative du mouvement de rotation dudit tambour et à en déduire la valeur représentative de la position de translation de l'élément mobile de la grue par rapport audit point de référence. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'élément mobile de la grue est un boggie, le câble de repérage est un câble de communication filaire et l'autre extrémité dudit câble est reliée à des moyens de traitement embarqués dans la grue. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'élément mobile de la grue est un chariot supportant une charge suspendue audit chariot et mobile en translation par rapport à la flèche de la grue, le câble de repérage est un câble de traction et l'autre extrémité dudit câble est reliée audit chariot. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de mesure comprennent - un codeur de type absolu comprenant un disque de rayon choisi et propre à donner une image de la longueur de la translation de l'élément mobile, et des moyens coopérant avec ledit disque pour délivrer la valeur représentative de la position de translation de l'élément mobile en fonction du mouvement de rotation du disque, et - des moyens d'entraînement coopérant avec le tambour et le disque du codeur pour transmettre le mouvement de rotation dudit tambour au disque. Selon un aspect de l'invention, le codeur est mono-tour et les moyens d'entraînement réalisent en outre une démultiplication prédéterminée de telle sorte qu'une rotation du disque soit une image de la longueur totale de la translation de l'élément mobile. En variante, le codeur est multi-tours. En pratique, le tambour comprend des moyens de rappel élastique assurant la mise sous tension du câble de repérage. En pratique, le tambour possède un rayon de l'ordre 100 à 300 mm. Avantageusement, le capteur est apte à capter une valeur pour un déplacement de l'élément mobile allant de quelques dizaines de centimètres à quelques dizaines de mètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ciaprès et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale d'un dispositif anti-collision pour grues à flèche - les figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement la capture de la position de translation selon l'invention - la figure 3 illustre schématiquement le montage du disposés tif capteur sur le tambour selon l'invention - la figure 4 est une vue en coupe du capteur équipé de moyens d'entraînement assurant une démultiplication selon l'invention. - la figure 5 est une représentation schématique du montage du capteur sur le tambour autour duquel stenroule/se déroule le câble de traction selon l'invention ; et - la figure 6 illustre un autre montage d'un capteur sur un tambour autour duquel stenroule/se déroule un câble de traction selon l'invention. Sur la figure 1, la référence U1 désigne une grue à flèche F1 et à contre-flèche CF1 faisant contre-poids à ladite flèche F1. La flèche F1 est équipée d'un chariot CHR1 mobile à translation le long de la flèche F1. Une charge CGî est suspendue au chariot CHR1. La grue U1 est munie d'une cabine CAB1 disposée en partie supérieure du mât vertical de la grue U1. Trois autres grues individualisées en U2 à U4 sont implantées autour de la grue U1. Elles sont équipées d'éléments qui sont sensiblement similaires à ceux de la grue U1 et qui portent des références correspondantes. Il est à remarquer que les grues U2 à U4 sont sensiblement plus basses que la grue U1, et que la grue U3 est sensiblement plus basse que la grue U4. Par exemple, les grues U1, U2, et U4 sont mobiles à translation et guidées sur des rails. Associés à la translation des grues U1, U2 et U3, il est prévu des capteurs TR1, TR2, et TR4 selon l'invention qui sont propres à détecter des valeurs de mesures représentatives de la translation desdites grues. Associés à la rotation des grues, il est prévu des capteurs OR1,OR2, OR3 et OR4 qui sont propres à détecter des valeurs de mesures représentatives de la rotation desdites grues. Il est aussi prévu des capteurs D1, D2, D3 et D4 selon l'invention qui sont propres à détecter des valeurs de mesures représentatives de la translation des chariots roulants CHR1, CHR2, CHR3, et CHR4. Pour satisfaire des normes de sécurité, il est prévu de loger au bas de la grue U1, une unité de traitement UTM qui traite les informations provenant des capteurs mentionnés ci-avant. Des coupleurs de communication individualisés en CES2 à CES4 transmettent, à l'unité UTM, les informations détectées respectivement par les capteurs des grues U2 à U4 et, aux actionneurs (non représentés) des éléments mobiles desdites grues, les signaux de commande provenant de l'unité UTM. En pratique, la transmission des informations et signaux de commande s'effectuent à partir de liaisons bidirectionnelle (par exemple, L12 pour la liaison entre CES2 et UTM). Par exemple, l'unité de traitement UTM est un automate programmable, tel que celui vendu par la Société SIEMENS (Allemagne) sous la référence 115 U. Les coupleurs de communication CES sont par exemple ceux vendus par la Société SIEMENS sous la référence ET 100. En pratique, la liaison bidirectionnelle L est constituée d'un câble de communication de type téléphonique. Sur la figure 2a, on a représenté le boggie BO d'une grue à flèche distributrice U. Le boggie BO de la grue U se déplace en translation sur les rails RA d'une voie prédéterminée. Un câble de communication CB du type téléphonique assure la liaison bidirectionnelle entre le coupleur de communication CES embarqué dans la grue U et l'unité UTM portée par exemple par une autre grue distante. Le câble CB est susceptible de s'enrouler/se dérouler autour d'un tambour TA porté par le boggie BO en fonction de la translation dudit boggie sur les rails RA. Le câble de communication CB est maintenu sous tension et s 'détend dans une direction sensiblement parallèle à celle de la translation du boggie. Une première extrémité EX1 du câble CB est fixée à un point de référence PO disposé à proximité des rails RA L'autre extrémité EX2 du câble est reliée au coupleur de communication CES embarqué dans la grue. En pratique, le point de référence PO est relié à l'unité UTM par l'intermédiaire d'une autre liaison filaire bidirectionnelle logée par exemple dans le sol. Dans le cas d'une translation de la grue vers la gauche TG jusqu'au point P1 (figure 2b), le tambour TA se déroule dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. La distance parcourue DB1 entre les points PO et P1 par le boggie sur les rails RA est identique à la longueur déroulée du câble CB depuis la position de référence PO de la figure 2a. Sur la figure 2c, le boggie se déplace vers la droite TD jusqu'au point P2, ce qui a pour conséquence un enroulement du câble dans le sens des aiguilles d'une montre. La distance parcourue DB2 entre les points PO et P2 par le boggie sur les rails RA est identique à la longueur enroulée du câble CB depuis la position de référence PO de la figure 2a. Sur la figure 3, on a représenté un capteur de position de translation selon l'invention Le capteur selon l'invention se fonde sur l'observation donnée ci-avant dans laquelle la longueur déroulée ou enroulée du câble correspond au déplacement de la grue sur le rail. Le capteur selon l'invention est en coopération avec le tambour TA. Le tambour TA est de forme cylindrique et comprend deux flasques FL1 et FL2 disposés de chaque côté d'une âme cylindrique ME autour de laquelle s'enroule/se déroule le câble CB. L'axe de révolution du tambour TA porte la référence AX1. Un appendice cylindrique SUP1 formant support est solidaire de la face externe EFL1 du flasque FL1. Une couronne dentée COR d'axe AX1 de révolution est montée autour de l'appendice SUP1 et est fixée à l'aide de moyens de fixation FIX1 et FIX2 sur la face externe EFL1 du flasque FL1. Le capteur selon l'invention comprend un codeur COD de type absolu comprenant un disque (non représenté) propre à donner une image de la longueur de la translation de l'élément mobile (chariot, boggie), et des moyens (non représentés) coopérant avec ledit disque pour délivrer la valeur représentative de la position de translation de l'élément mobile en fonction du mouvement de rotation du disque. Le codeur COD est monté sur des moyens formant support SUP2 solidaires de l'appendice cylindrique SUP1 porté par le châssis CAS de la grue. Un pignon PIG d'axe de révolution AX2 est entraîné par la couronne COR. C'est ce pignon qui va entraîner le disque du codeur pour transmettre le mouvement de rotation dudit tambour au disque. Le capteur mesure alors une valeur représentative du mouvement de rotation du tambour et en déduit la valeur représentative de la position de translation de la grue par rapport au point de référence PO. Sur la figure 4, on a représenté les éléments essentiels du capteur selon l'invention. Dans le cas où le codeur absolu selon l'invention est mono-tour, il est prévu des moyens d'entraînement BR qui réalisent en outre une démultiplication prédéterminée de telle sorte qu'une rotation du disque du codeur absolu soit une image de la longueur totale de la translation de l'élé- ment mobile. Par exemple, les moyens de démultiplication BR comprennent un sélecteur de position à cames modifié. Ce sélecteur de position à cames est principalement composé d'un boîtier réducteur BR par exemple au 1/274 dont l'axe d'entrée AX2 est accouplé par l'intermédiaire du pignon PIG et de la courroie COR au tambour TA. La sélection 1/274 correspond à une conversion de 274 tours en entrée à 1 tour en sortie. Très avantageusement, le dispositif cames/interrupteur est retiré et l'axe de sortie AX3 raccourci. Le codeur COD est fixé au boîtier réducteur BR grâce à une tôle support TS et accouplé par des moyens d'accouplement ACC à l'axe de sortie AX3. Avantageusement, l'ensemble est recouvert par un capot POT assurant l'étanchéité du mécanisme. Par exemple, le codeur absolu mono-tour comprend un disque de rayon choisi subdivisé en 256 secteurs. Les moyens de traitement tels que des contacts optoélectroniques coopérant avec ledit disque délivrent la valeur correspondante de la position de translation de l'élément mobile en fonction du mouvement de rotation du disque. Par exemple, le codeur àbsolu est du type de ceux vendus par la Société HENGSTLER sous la référence AG60E14 ou la Société HOHNER sous la référence AHM5. En variante, le codeur absolu est multi-tours. En ce qui concerne le tambour, il possède un rayon de l'ordre de 100 à 300 mm. Il comprend avantageusement des moyens de rappel élastiques assurant la mise sous tension du câble. Par exemple, le tambour est celui vendu par la Société WAMPFLER sous la référence FW210 à 510. Il a une capacité de 10 à 60 mètres par exemple. Comme vu ci-avant, l'élément mobile peut être un chariot supportant une charge suspendue audit chariot et se translatant par rapport à la flèche de la grue. Dans ce cas (figure 5), le câble de repérage est le câble de traction CTR qui s'enroule/se déroule autour d'un tambour TAR porté par le chariot CHR. Le codeur CODR décrit ci-avant est alors entraîné par une couronne CORR fixée à un flasque FLT du tambour et qui va engrener un pignon PIGR accouplé à l'axe d'entrée AXR du codeur CODR. En variante (figure 6), le pignon PIGR est accouplé à l'axe d'entrée AXR du codeur CODR via des moyens d'accouplement élastiques AEL et la fin de course du chariot FCH. La fin de course FCH transmet ici de façon transparente au codeur CODR la rotation du pignon PIGR. Revendications 1. Dispositif capteur destiné à être porté par un engin de levage tel qu'une grue et propre à capter une valeur représentative de la position de translation d'au moins un élément mobile de ladite grue sur un chemin de translation prédétermine, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend - des moyens d'enroulement/déroulement portés par ladite grue et comprenant un tambour (TA) autour duquel est susceptible de s'enrouler/se dérouler en fonction de la translation dudit élément mobile sur le chemin de translation, un câble de repérage (CB) maintenu sous tension, s'étendant dans une direction sensiblement parallèle à celle de la translation de l'élément mobile et dont une extrémité (EX1) est fixée à un point de référence prédéterminé (P0) par rapport au chemin de translation, et - des moyens de mesure (COD,COR,PIG) en coopération avec le tambour (TA) et propre à mesurer une valeur représentative du mouvement de rotation dudit tambour et en déduire la valeur représentative de la position de translation de l'élément mobile de la grue par rapport audit point de référence. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'élément mobile de la grue est un boggie (BO), caractérisé en ce que le câble de repérage (CB) est un câble de communication filaire et en ce que l'autre extrémité (EX2) dudit câble est reliée à des moyens de traitement (CES) embarqués dans la grue. 3. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'élément mobile de la grue est un chariot (CHR) supportant une charge suspendue audit chariot et mobile en translation par rapport à la flèche de la grue, caractérisé en ce que le câble de repérage est un câble de traction (CTR) et en ce que l'autre extrémité dudit câble est reliée audit chariot (CHR). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent - un codeur (COD) de type absolu comprenant un disque de rayon choisi et propre à donner une image de la longueur de la translation de l'élément mobile, et des moyens de traitement coopérant avec ledit disque pour délivrer la valeur représentative de la position de translation de l'élément mobile en fonction du mouvement de rotation du disque, et - des moyens d'entraînement (COR,PIG) coopérant avec le tambour (TA) et le disque du codeur pour transmettre le mouvement de rotation dudit tambour au disque. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le codeur est mono-tour tandis que les moyens d'entraînement réalisent en outre une démultiplication (BR) prédéterminée de telle sorte qu'une rotation du disque soit une image de la longueur totale de la translation de l'élément mobile. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le codeur est multi-tours. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tambour (TA) comprend des moyens de rappel élastique assurant la mise sous tension du câble. 8. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le tambour (TA) possède un rayon de l'ordre de 100 à 300 mm. 9. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il est apte à capter une valeur pour un déplacement de l'élément mobile allant de quelques dizaines de centimètres à quelques dizaines de mètres.