Brevet FR2719275A1 — publié le 19951103

" Système de déchargement pour wagon avec moyen de manoeu- vre et automate " La présente invention a pour objet un système de déchargement pour wagon comportant un moyen de manoeuvre mobile par rapport au sol à déplacer jusqu'à une position en vis-à-vis d'au moins un organe à manoeuvrer lequel est solidaire d'un wagon disposé sur des rails portés par le sol. Ce système trouve sa principale utilisation dans l'automatisation du déchargement des trains de wagons de céréales, notamment dans les zones portuaires. On sait que, après la récolte des céréales, celles-ci sont acheminées vers des premiers emplacements de stockage d'o elles repartent ultérieurement soit en camion soit en train vers une autre destination. Une destination possible, et en fait transitoire, est une zone portuaire en vue d'un embarquement par bateau. A chaque étape du trans- port, il y a lieu de procéder à un déchargement lequel s'effectue pratiquement toujours par gravité ce qui occa- sionne de fortes émissions de poussière dues à un frotte- ment abrasif des grains les uns contre les autres. Dans le cas du transport ferroviaire, chaque wagon comporte une pluralité de trémies, chaque trémie com- portant un ou plusieurs orifices inférieurs pour le déchar- gement du wagon par gravité, et chaque orifice étant muni d'un dispositif d'ouverture/fermeture actionnable par un organe à manoeuvrer rotatif. Chaque dispositif d'ouver- ture/fermeture est lui-même muni d'un dispositif de ver- rouillage/déverrouillage dont le fonctionnement est commandé par un organe à manoeuvrer à deux positions. Pour le déchargement de chaque wagon il con- vient donc de manoeuvrer successivement d'abord le disposi- tif de verrouillage/déverrouillage puis le dispositif d'ouverture/fermeture, le déchargement s'effectue alors par gravité, et ultérieurement il convient de procéder à la ma- noeuvre inverse d'abord du dispositif d'ouverture/fermeture puis du dispositif de verrouillage/déverrouillage pour que le wagon soit toujours fermé pendant le transport. Toutes ces manoeuvres des dispositifs du wagon sont aujourd'hui pour la plupart du temps effectuées ma- ls nuellement dans des conditions pénibles notamment du fait de la poussière. De plus le dispositif d'ouver- ture/fermeture est souvent une vis sans fin dont la manoeu- vre nécessite un gros effort physique ne serait-ce qu'à cause du grand nombre de tours à effectuer; pour diminuer la pénibilité de ce travail, on a déjà envisagé plusieurs améliorations notamment l'utilisation d'un moteur rotatif monté ou non sur roues et déplacé à la main pour être dis- posé en vis-à-vis de chaque vis sans fin que l'utilisateur fait tourner dans le sens adéquat; on trouve un tel exem- ple d'amélioration avec le dispositif monté sur un rail tel que décrit dans le brevet US 4 522 545 de Peckham bien que, dans cet exemple, aucun système de verrouil- lage/déverrouillage ne soit mentionné; ainsi l'utilisateur n'a plus à fournir un gros effort physique, toutefois il se trouve encore plus ou moins exposé à un environnement pous- siéreux. Bien entendu, il y a longtemps que l'automati- sation de ces manoeuvres est recherchée et souhaitée mais jusqu'à ce jour on s'est heurté à une difficulté technique qui provient de la diversité des types de wagon de trans- port; en effet on sait qu'il existe des wagons comportant deux, trois, quatre et même cinq trémies, chaque trémie étant munie d'une goulotte elle-même munie d'un dispositif d'ouverture/fermeture et d'un dispositif de verrouil- lage/déverrouillage ceux-ci étant similaires pour toutes les trémies d'un même wagon; par contre d'un wagon à l'au- tre il existe différents types d'organes à manoeuvrer et surtout les emplacements de ces organes sur les wagons sont différents. Par exemple, les figures 1, 2 et 3 montrent trois types de wagon différents parmi une plus grande di- versité, sur lesquels: - la figure 1 représente un wagon à deux trappes, dont les ouvertures sont réalisées par des leviers basculants avec une rotation de 160 entre la fermeture totale et la pleine ouverture et dont les axes de rotation des leviers sont situés respectivement à des distances de 1 995 mm et de 6 666 mm de l'axe d'une roue prise en référence sur le wagon et à une hauteur de 500 mm par rapport au-dessus des rails, le wagon étant considéré neuf et à vide, alors que d'autres wagons à deux trappes peuvent avoir des po- sitions relatives à la roue différentes, des hauteurs par rapport aux rails différentes et être actionnées par d'autres organes que des leviers. - la figure 2 représente un wagon à trois trappes dont les ouvertures sont réalisées par des manivelles avec une ro- tation de 68 tours entre la fermeture totale et la pleine ouverture et dont les axes de rotation des manivelles sont situées respectivement à des distances de 1 390 mm, 4 275 mm et 7 160 mm de l'axe d'une roue prise en réfé- rence sur le wagon et à une hauteur de 700 mm par rapport au-dessus des rails, le wagon étant considéré neuf et à vide, alors que d'autres wagons à trois trappes peuvent avoir des positions relatives à la roue différentes, des hauteurs par rapport aux rails différentes et être ac- tionnées par des manivelles ou des volants pleins. - la figure 3 représente un wagon à quatre trappes dont les ouvertures sont réalisées par des volants avec une rota- tion de 65 tours entre la fermeture totale et la pleine ouverture et dont les axes de rotation des volants sont situés respectivement à des distances de 1 340 mm, 2 740 mm, 5 270 mm et 6 670 mm de l'axe d'une roue prise en référence sur le wagon et à une hauteur de 650 mm par rapport au-dessus des rails, le wagon étant considéré neuf et à vide, alors que d'autres wagons à quatre trap- pes peuvent avoir des positions relatives à la roue dif- férentes, des hauteurs par rapport aux rails différentes et être actionnées par des manivelles ou des volants pleins. Cette diversité des trémies et de leurs goulot- tes a été jusqu'ici un obstacle à l'automatisation du pro- cessus de déchargement des trains de céréales puisque dans un même train on trouve évidemment un panachage de wagons de différents types. La présente invention a pour but de proposer d'une part un système de repérage sur le wagon de chaque organe à manoeuvrer, d'autre part une homogénéisation des dispositifs d'ouverture/fermeture et de verrouil- lage/déverrouillage, homogénéisation agencée de telle ma- nière que la manoeuvre de ces dispositifs pourra être auto- matisée au moyen d'un automate unique dont le/les moyens de manoeuvre seront suffisamment simples pour que leur fabri- cation soit raisonnablement envisageable sur le plan écono- mique malgré la diversité des systèmes existants, et d'une fiabilité suffisante compte tenu de l'environnement pous- siéreux. Selon la présente invention, un système de dé- chargement du type précédemment défini est particulièrement remarquable en ce que: - d'une part il est prévu un moyen de mémorisation d'enregistrement de données pour mémoriser un repérage par rapport au wagon de l'emplacement de l'organe à ma- noeuvrer, - d'autre part il est prévu un élément palpeur pour venir en contact avec un point de repère du wagon et ainsi fournir une donnée de repérage de l'emplacement par rap- port au sol du wagon sur le rail, - et en ce qu'un automate est pourvu de moyens pour combi- ner les repérages fournis par l'enregistrement de données et par l'élément palpeur, et pour pouvoir commander le déplacement de l'organe de manoeuvre jusqu'à la position en vis-à-vis de l'organe à manoeuvrer en fonction du ré- sultat de la combinaison des repérages. Ainsi en prévoyant l'enregistrement des données de repérage, celles-ci peuvent être fournies en temps op- portun à un automate pour qu'il puisse amener un organe de manoeuvre en position adéquate; l'automate lui-même se po- sitionne par rapport au wagon au moyen d'un élément pal- peur. Avantageusement, les données de repérage par rapport au wagon de l'emplacement d'un organe à manoeuvrer sont repérées par rapport à une roue du wagon; de préfé- rence, l'élément palpeur est un bras palpeur escamotable situé au niveau des roues des wagons; ainsi le point de repère d'un wagon est, selon l'invention, avantageusement choisi comme étant une roue du wagon; il faut ici remar- quer que l'invention tire avantageusement parti de la symé- trie du wagon ce qui permet, pour un wagon à quatre roues, de se repérer par rapport à l'une quelconque des quatre roues puisque les données de repérage de chaque organe à manoeuvrer, chaque organe ayant bien sûr son symétrique sur le wagon, sont les mêmes par rapport à chacune des quatre roues; évidemment, pour les wagons à bogie, c'est-à- dire à huit roues, on choisira par exemple les quatre roues inté- rieures du wagon pour bénéficier encore de la symétrie. Dans le cas général, un wagon de transport de céréales comporte une pluralité de trémies, c'est-à-dire une pluralité d'organes à manoeuvrer; en particulier, cha- que trémie comporte au moins un orifice d'ouver- ture/fermeture actionnable par un organe à manoeuvrer géné- ralement rotatif; pour les besoins de l'automatisation, il est nécessaire de rechercher une homogénéisation des orga- nes à manoeuvrer malgré la diversité des types de wagon pour lesquels l'organe à manoeuvrer était aussi bien un le- vier à faire pivoter de 120 qu'un volant accouplé à une vis sans fin à faire tourner 60 fois; pour cette homogé- néisation, selon l'invention, chaque organe à manoeuvrer rotatif est spécialement aménagé avec un maneton disposé à une distance prédéterminée de son axe de rotation, et le moyen de manoeuvre est un moyen d'entraînement rotatif muni d'un disque avec des ajours pour entraîner le maneton en rotation. Similairement, chaque dispositif d'ouver- ture/fermeture étant lui-même muni d'un dispositif de ver- rouillage/déverrouillage dont le fonctionnement est comman- dé par un organe à manoeuvrer à deux positions, il a été nécessaire d'homogénéiser l'organe à manoeuvrer; ainsi, selon l'invention, chaque organe à manoeuvrer à deux posi- tions est spécialement aménagé avec un axe de déver- rouillage disposé de manière à être manoeuvrable entre une position verrouillée et une position déverrouillée par un simple mouvement de translation horizontale de deux barres d'entraînement disposées verticalement, lesquelles consti- tuent le moyen de manoeuvre pour dispositif de ver- rouillage/déverrouillage. Ainsi, selon l'invention, ce qui paraissait quasiment impossible à réaliser du fait de la diversité des wagons existants en circulation, est devenu possible par l'homogénéisation des organes à manoeuvrer, homogénéisation qui permet notamment de repérer leur empla- cement sur le wagon. Comme déjà mentionné, ce repérage s'effectue par rapport à une roue du wagon pour pouvoir se combiner avec le positionnement de l'automate au moyen de son bras palpeur escamotable; il convient bien sûr de mémoriser les données de repérage et ceci doit être fait pour chaque wa- gon; en pratique, c'est la bande de roulement de la roue qui est choisie comme point de contact du bras palpeur, et, de ce fait, la donnée de hauteur de chaque organe à manoeu- vrer par rapport aux rails est une donnée qui dépend de l'usure de la bande de roulement de la roue; ainsi cette donnée peut être variable d'un wagon à l'autre; elle est même de plus variable dans le temps ce qui peut nécessiter de prévoir sa mise à jour de manière régulière ou cyclique en fonction, notamment, du nombre de kilomètres parcourus par le wagon. Il convient donc toujours d'enregistrer un repérage spécifique à chaque wagon et, selon l'invention, on peut prévoir que le moyen d'enregistrement est soit un fichier informatique, ou base de données centralisée, soit une mémoire intégrée dans un circuit électronique lequel peut être embarqué sur chaque wagon; dans les deux cas, bien entendu, l'automate doit pouvoir accéder aux données de repérage, donc soit en accédant classiquement au fichier informatique, soit en accédant par un procédé radio haute fréquence connu aux circuits électroniques embarqués sur les wagons. Ces deux solutions présentent chacune des avan- tages et des inconvénients selon que l'on se réfère à dif- férents critères: confidentialité, inviolabilité, longé- vité, coût, fiabilité,...; si on le souhaite, on peut en- visager la mise en oeuvre simultanée des deux systèmes de mémorisation, à charge pour chaque automate de choisir le système le plus adapté en fonction du site d'exploitation c'est-à-dire de l'organisation générale du déchargement des wagons à l'endroit considéré. Préférentiellement, le moyen de manoeuvre, le bras palpeur escamotable, et l'automate, sont tous portés par un même chariot, lequel est mobile sur le sol parallè- lement aux rails; en outre, le chariot de l'automate com- porte une console porte-outil mobile selon les trois axes pour amener chaque moyen de manoeuvre pour dispositif d'ouverture/fermeture et/ou pour dispositif de ver- rouillage/déverrouillage en vis-à-vis de l'organe à manoeu- vrer correspondant. En pratique, lorsque selon l'invention l'homme du métier dispose d'une part d'un système de repérage, d'autre part des données enregistrées conformément à ce système de repérage avec homogénéisation préalable des or- ganes à manoeuvrer des wagons, il est alors en mesure de concevoir sans difficulté majeure divers types de chariot avec les degrés de liberté nécessaires et suffisants aussi bien en translation qu'en rotation pour amener, à un moment donné, chaque moyen de manoeuvre en vis-à-vis de l'organe à manoeuvrer correspondant; il peut par exemple envisager de disposer plusieurs moyens de manoeuvre sur un seul chariot, par exemple quatre, ce qui lui donne la possibilité d'actionner à la fois toutes les trémies d'un même wagon pour les wagons ayant deux, trois, ou quatre trémies. D'autres avantages et variantes de la présente invention seront mieux compris au vu de la description dé- taillée, mais non limitative, d'un mode de réalisation il- lustré par les dessins ci-joints, parmi lesquels: - les figures 1, 2 et 3 représentent succincte- ment des wagons connus de différents types, - la figure 4 représente un moyen d'entraîne- ment rotatif conforme à l'invention pour entraîner un dis- positif d'ouverture/fermeture, - la figure 5 représente un organe à manoeuvrer pour le wagon de la figure 1 après adaptation conforme à l'invention, - la figure 6 représente un organe à manoeuvrer pour le wagon de la figure 3 après adaptation conforme à l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent des wagons de transport de céréales en vrac avec des trappes en nombre différent respectivement 2 (la, lb), 3 (2a, 2b, 2c), 4 (3a, 3b, 3c, 3d) dont les emplacements et les manoeuvres sont différents, comme déjà mentionné, de sorte qu'il paraît très difficile d'envisager, et bien sûr de réaliser, leur automatisation. On remarque toutefois que les wagons sont tous symétriques ainsi que cela est mis en évidence sur la fi- gure 1 avec les cotes de repérage qui y figurent deux fois par rapport à deux repères différents, à savoir les roues. La figure 4 représente un moteur 40 prêt à ac- tionner un volant 41 d'ouverture de trappe; le moteur, disposé sur un châssis 42 peut se déplacer X, Y pour se po- sitionner par rapport à la roue du wagon aux cotes X1.Yl. Le châssis 42 est fixé sur un autre châssis 43 de manière à pouvoir s'élever de façon à positionner le mo- teur selon la cote Y par rapport au-dessus des rails sur lesquels circulent les wagons. Le châssis de base 43 s'accroche et se repère sur la roue de référence 44 du wagon; il se déplace sur des rails 45, 46 parallèles à la voie ferrée 47. Des lumières oblongues 70 sont pratiquées dans un plateau 71 disposé sur l'arbre du moteur 40, ces lumiè- res 70 compensant les différences de hauteur des wagons, par rapport aux cotes théoriques pour tenir compte de l'usure des bandages et des variations de charge entre les wagons pleins et les wagons vides. ]o Le volant 41 du wagon a été équipé d'un maneton 72 qui entre dans une des lumières 70 du plateau fixé 71 sur l'arbre moteur lorsque celui-ci se déplace selon le troisième axe Z. L'ensemble des wagons, qu'ils soient ouverts par des volants, des manivelles, des leviers ou de volants pleins est équipé de manetons 72, tous disposés à une même distance radiale de l'axe de rotation de l'organe de ma- noeuvre de façon à ce qu'un seul type de plateau 71 équi- pant le robot puisse ouvrir n'importe quel wagon. Les figures 5 et 6 représentent, en gros plan, deux types d'organes de manoeuvre des trappes associées à leur système de déverrouillage. La figure 5 concerne des wagons comme celui de la figure 1 à deux trappes ouvertes par levier 52 et la fi- gure 6 concerne des wagons comme celui de la figure 3 à trappes à ouverture par volant 41. Ces figures montrent que selon l'invention les wagons doivent tous être équipés de manetons 72 situés à une distance radiale de sensiblement 200 mm de l'axe de ro- tation des organes de manoeuvre d'ouverture/fermeture et que les organes de déverrouillage doivent aussi être équi- pés d'axes 77 disposés à sensiblement une distance horizon- tale de 400 mm et 580 mm pour les positions verrouillée et déverrouillée représentées respectivement en trait plein et en pointillé; c'est le choix de ces dimensions et de la disposition relative de ces nouveaux équipements des orga- nes de manoeuvre qui rend possible l'automatisation recher- chée grâce à l'homogénéisation des wagons laquelle est obtenue avec des moyens remarquablement simples au vu de la diversité recensée initialement. Ces figures montrent que les positions relati- ves de déverrouillage et de verrouillage sont inversée sur ces deux types de wagon différent; de plus on sait que la position à droite, ou à gauche, de l'organe de manoeuvre ll dépend, pour un même wagon, du côté o se présente le wa- gon; ces informations devront bien sûr être enregistrées dans les données mémorisées. Le moyen d'enregistrement de données pour mémo- riser un repérage des organes à manoeuvrer sur le wagon peut être un fichier informatique, ou base de données, dans lequel chaque wagon est représenté par un enregistrement accessible par le numéro d'identification du wagon, chaque enregistrement comportant les coordonnées par rapport au point de repère du wagon de chaque organe à manoeuvrer; ces coordonnées sont ensuite utilisées de manière connue pour positionner successivement le châssis de base 43 et le châssis 42 ainsi que chaque organe d'entraînement ou de ma- noeuvre en vis-à-vis de l'organe à manoeuvrer. En variante, on peut envisager que le moyen d'enregistrement de données est intégré dans un circuit électronique lequel est embar- qué sur chaque wagon et accessible à partir de l'automate par un procédé radio haute fréquence; dans ce cas on dis- pose un dispositif de lecture/écriture à distance par transmission hyperfréquence; de tels systèmes se trouvent dans le commerce par exemple le système MELODHY qui est commercialisé par la CSEE dont le siège social est 99 ave- nue Aristide Briand 92542 Montrouge FRANCE; un tel système est par exemple capable de lire des informations sur un mo- bile se déplaçant jusqu'à 400 km/h, ce qui est plus que né- cessaire dans le cas présent, en vis-à-vis du système de lecture. R E V E N D I C A T I O N S 1) Système de déchargement pour wagon compor- tant un moyen de manoeuvre (40) mobile par rapport au sol à déplacer jusqu'à une position en vis-à-vis d'au moins un organe à manoeuvrer (41) lequel est solidaire d'un wagon disposé sur des rails (47) portés par le sol, caractérisé en ce que: - d'une part il est prévu un moyen de mémorisation d'enregistrement de données pour mémoriser un repérage (X1, Y1) par rapport au wagon de l'emplacement de l'organe à manoeuvrer, d'autre part il est prévu un élément palpeur pour venir en contact avec un point de repère (44) du wagon et ainsi fournir une donnée de repérage de l'emplacement par rap- port au sol du wagon sur le rail, - et en ce qu'un automate est pourvu de moyens pour combi- ner les repérages fournis par l'enregistrement de données et par l'élément palpeur, et pour pouvoir commander le déplacement de l'organe de manoeuvre (40) jusqu'à la po- sition en vis-à-vis de l'organe à manoeuvrer en fonction du résultat de la combinaison des repérages. 2) Système de déchargement selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les données de repérage par rapport au wagon de l'emplacement d'un organe à manoeuvrer sont repérées par rapport à une roue (44) du wagon. 3) Système de déchargement selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'élément palpeur est un bras palpeur escamotable situé au niveau des roues des wagons. 4) Système de déchargement selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que le moyen de manoeuvre, le bras palpeur escamotable, et l'automate, sont tous portés par un même chariot (43), lequel est mobile sur le sol pa- rallèlement aux rails. ) Système de déchargement selon la revendica- tion 4 notamment pour wagon de transport de céréales en vrac, comportant une pluralité de trémies, chaque trémie comportant un ou plusieurs orifices inférieurs pour le dé- chargement du wagon par gravité, chaque orifice étant muni d'un dispositif d'ouverture/fermeture actionnable par un organe à manoeuvrer rotatif, caractérisé en ce que: - chaque organe à manoeuvrer rotatif du wagon est spéciale- ment aménagé avec un maneton (72) disposé à une distance prédéterminée de son axe de rotation, - et en ce que le moyen de manoeuvre pour dispositif d'ouverture/fermeture est un moyen d'entraînement rotatif (40) muni d'un disque (71) avec des ajours (70) pour ve- nir en prise et entraîner le maneton (72) en rotation. 6) Système de déchargement selon la revendica- tion 5, chaque dispositif d'ouverture/fermeture étant lui- même muni d'un dispositif de verrouillage/déverrouillage dont le fonctionnement est commandé par un organe à manoeu- vrer à deux positions, caractérisé en ce que chaque organe à manoeuvrer à deux positions est spécialement aménagé avec un axe (77) de déverrouillage disposé de manière à être ma- noeuvrable entre une position verrouillée et une position déverrouillée par un simple mouvement de translation hori- zontale de deux barres d'entraînement disposées verticale- ment, lesquelles constituent le moyen de manoeuvre pour dispositif de verrouillage/déverrouillage. 7) Système de déchargement selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le moyen d'enregistrement de données pour mémoriser un repérage par rapport au wagon de l'emplacement de l'organe à manoeuvrer, est un fichier in- formatique, ou base de données, o chaque wagon est repré- senté par un enregistrement accessible par le numéro d'identification du wagon, chaque enregistrement comportant les coordonnées (X1, Y1) par rapport au point de repère du wagon de chaque organe à manoeuvrer. 8) Système de déchargement selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le moyen d'enregistrement de données pour mémoriser un repérage par rapport au wagon de l'emplacement de l'organe à manoeuvrer est intégré dans un circuit électronique lequel est embarqué sur chaque wagon et accessible à partir de l'automate par un procédé radio haute fréquence. 9) Système de déchargement selon la revendica- tion 7 ou 8, caractérisé en ce que le chariot de l'automate comporte une console porte-outil mobile selon les trois axes X, Y, Z pour amener chaque moyen de manoeuvre pour dispositif d'ouverture/fermeture et/ou pour dispositif de verrouillage/déverrouillage en vis-à-vis de l'organe à ma- noeuvrer correspondant. 10) Système de déchargement selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que la distance prédéterminée du manchon (72) à son axe de rotation est sensiblement de mm. 11) Système de déchargement selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que les deux positions ver- rouillée et déverrouillée se situent à des distances de translation horizontale de sensiblement 400 mm et 580 mm.