Brevet FR2824057A1 — publié le 20021031

l'autre extrémité, une poignce (19) goupillée. - 1 La présente invention concerne un dispositif de sécurisation de l'arbre PV (Petite Vitesse), sur lequel se trouve l'organe d'entrâînement (tambour, poulie, cabestan, pignon, etc.) de l'organe d'assujettissement de la charge (câble, châine, courroie, crémaillère, etc.) dans un appareil d'élévation de charges, contre une série de détaillances de la châîne S cinématique et/o u du co ntrô le- co mmande, su scept ibles de co nduire à p erdre la maîtrise de la charge. Traditionnellement, dans les mécanismes de levage, pour pallier le risque de chute de la charge en cas de détaillance de la châine cinématique, un frein, généralement supplémentaire par rapport au frein de service et souvent appelé "frein de sécurité", agissant directement sur ledit arbre PV ou "au plus près" de ce dernier, assure son immobilisation, évitant ainsi à la charge de descendre de manière incontrôlée sous l'effet de la pesanteur. Cependant ce système comporte des inconvénients (temps de réaction, dégradation des caractéristiques pouvant pas ser inaperçue, par exemp le d épôt de co rps et liquides étrangers, vérification et entretien difficile, coût élevé, encombrement, etc.). L'objet de l'invention est de proposer un dispositif de sécurité, que l'on appellera par la suite "suiveur" de sécurité, dans lequel: - un engrenage irréversible "roue et vis sans fin" est utilisé pour assurer le couple de réaction nécessaire pour immobiliser ledit arbre PV automatiquement en cas notamment d'insuffisance du freinage de service, d'incohérence entre l'ordre et le sens du mouvement et de rupture de tout élément essentiel de la châne cinématique de puissance, - un moteur, utilisant une énergie quelconque est utilisé pour maintenir en permanence dans un état débloqué l'engrenage "roue et vis sans fin" en fonctionnement normal du mécanisme de levage. L'exemple de réalisation et d'application qui suit est donné à titre indicatif et non limitat if. Cet exemple permet de démonter le s avantage s qui découlent de l'invent ion et e st illustré par les dessins arnexés. La figure 1 est une vue isométrique de l'exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention (éléments 7 à 12), appliqué à un mécanisme de levage classique, à châîne cinématique en "U" (éléments O à 6). La figure 2 est une vue de face de 1'exemple de réalisation du dispositif, qui permet de mieux en voir les détails (éléments 7 à 12). La partie "classique" du mécanisme, posée sur un châssis (0), est constituée d'un moteur électrique (2) à frein intégré (1) qui entrane, par le biais d'un accouplement limiteur de couple (3), l'arbre grande vitesse (GV) d'un réducteur à engrenages cylindriques (4). Le - 2 - 2824057 tambour d'enroulement (S) (pour deux câbles dans notre exemple) est supporté à une extrémité et mû directement par l'arbre PV du réducteur (4) . A l'autre extrémité du tambour, son arbre est supporté par un palier (6) et vient en prise directe avec le suiveur de sécurité. Ce dernier est constituée d'un co up le d'engrenage s roue / vis sans fin, so us carter (9), la roue (8) étant montée sur l'arbre du tambour et la vis sans fin (7) étant mue par un moteur électrique de faible puissance (10). Dans notre exemple, cet ensemble "suiveur de sécurité" est monté "flottant" sur l'arbre du tambour et un bras de réaction (11) sur le carter (9) sert à limiter sa rotation, dans le débattement autorisé par un élément élastique (12) (rondelles-ressorts dans l'exemple de réalisation), fixé au châssis (0). L'équation suivante doit être respectée pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble: Equation 1: m2 X i = C X O] X i2 Dans cette équation: - m' est la vitesse de rotation du moteur (2) sous charge nominale, 1S - i' est le rapport de réduction du réducteur (4), - CO2 est la vitesse de rotation à vide de la vis (7) entrance par son moteur (10), la roue (8) étant supposée inexistante, - i2 est le rapport de réduction réalisé entre la vis (7) et la roue (8) du suiveur, - c est un coefficient supérieur à 1, choisi égal au dépassement de vitesse autorisé, par exemple c = 1,1, si l'on souhaite que le suiveur immobilise le tambour en cas d'atteinte d'une vitesse supérieure de 10% à la normale ("survitesse"). Le moteur (2) et le réducteur (4) so nt cho isis de manière traditio nnelle, c'est- à- dire qu'ils assurent la puissance nécessaire pour lever la charge nominale. I1 en est de même du frein (1), qui peut naturellement être distinct du moteur. Le moteur (10) associé au suiveur a un couple juste suffisant pour entraîner la vis (7) seule, il est par conséquent d'une puissance très faible, surtout par rapport au moteur (2). L'influence du couple sur la vitesse de rotation du moteur (10) du suiveur doit être la plus faible possible (par exemple moteur courant alternatif asynchrone ou courant continu à excitation parallèle ou encore pas à pas). Le suiveur de sécurité a pour essentielle caractéristique son irréversibilité, c'est-à dire un rendement dans le sens roue vers vis égal à 0. Sa conception respecte dans les grandes lignes les règles de conception des réducteurs "roue et vis", dans l'objectif de garantir un couple maxirnal total comprenant: - le couple statique du à la masse suspendue, - le couple dynamique dû à la décélération de la masse suspendue, - 3 - le couple dynamique dû à la décélération des moments d'inertie de masse des parties tournantes du mécanisme en excluant les parties éventuellement découplées par un limiteur de couple, - le couple auquel est réglé l'éventuel limiteur de couple, ramené au suiveur. Les optimisations suivantes sont toutefois souhaitables, car elles permettraient de diminuer l'encombrement et le coût de fabrication sans nuire aux fonctionnalités essentielles du suiveur: - la roue (8) peut être réalisée en acier, au lieu du brouze couramment utilisé, - tous les paliers et butées peuvent être lisses. Ces dispositions sont rendue possibles grâce au fait que le suiveur fonctionne exclusivement à vide, donc avec très peu d'usure et que le rendement vis vers roue n'a pas d'importance significative. Le suiveur de sécurité ainsi décrit, agit de la manière suivante: - En fonctionnement normal, sens montée ou descente, le suiveur transmets un très faible couple au tambour: il accompagne le mouvement sans s'y opposer. - En cas de rupture de la cha^ne cinématique en montée, le suiveur se bloque immédiatement: le tambour est stoppé. - En cas de rupture de la châîne cinématique en descente, après atteinte de la vitesse O2 par la vis sans fin (7), la roue (8) commence à lui transmettre un couple: le suiveur se bloque et le tambour est stoppé. - En cas de survites se en de scente o u en mo ntée (déLaillance électrique o u glissement du limiteur de couple (3)), après atteinte de la vitesse _2 par la vis sans fin (7), la roue (8) commence à lui transmettre un couple: le suiveur se bloque et le tambour est stoppé. - En cas d'incohérence entre le sens de rotation du moteur principal (2) et du moteur (10) du suiveur (déPaillance électrique), le suiveur se bloque immédiatement. - Une détaillance (mécanique ou électrique) du suiveur lui-méme devrait également mener à son blocage. Même en cas de rupture de l'arbre PV côté suiveur, la ma^trise de la charge reste assurée par la châîne cinématique "puissance" du treuil restée intègre. Une fois bloqué et si la chane cinématique est intègre, le suiveur ne peut normalement étre débloqué que de deux façons: - soit en inversant le sens de rotation des deux moteurs (2) et (10), par rapport au sens de rotation pendant lequel le blocage s'est produit, - 4 - soit en inversant momentanément le sens de rotation du moteur (2) par rapport au sens de rotation pendant lequel le blocage s'est produit, ce qui conduit à débloquer et rebloquer le suiveur dans le sens opposé, et permet par conséquent de repartir dans le sens initial si les moteurs (2) et (10) sont remis en marche suivant ce sens. Dans le cas ou la cha^ne cinématique n'est pas intègre, ou en cas de problème de moteur ou d'alimentation, un entra^nement de secours manuel ou motorisé peut étre mis en _uvre sur la vis (7) afin d'effectuer l'affalage de la charge. Au mo ins un é lément élastique et/o u amo rtisseur, inséré so it entre le châs sis (O) et le suiveur (suivant l'exemple de réalisation), soit entre la roue (8) et le tambour, soit entre la vis (7) et le carter (9), permet d'amortir le choc du au blocage brutal du suiveur. Cet élément est dimensionné de manière à limiter, dans tous les cas prévisibles de blocage du suiveur, les sollicitations dynamiques à des niveaux acceptables pour la charge, le mécanisme de levage et l'appareil de levage dans son ensemble. Dans l'exemple de réalisation ce rôle est rempli par l'empilement de rondelles-ressorts (12). Afin de limiter les sollicitations dynamique tout en diminnant le temps d'arrét en cas de blocage du suiveur, un limiteur de couple peut étre inséré pour découpler une partie de la cha^ne cinématique de puissance, le plus souvent une partie de la ligne d'arbre du moteur principal, dont l'inertie est prédominante dans le mécanisme de levage. Dans l'exemple de réalisation ce rôle est rempli par le limiteur de couple (3). Il existe plusieurs façons de réaliser la synchronisation du moteur (10) du suiveur (2) avec le moteur principal (2) (), pour remplir l'équation 1. Par exemple, dans le cas de moteurs à courant alternatif ou de moteurs pas à pas, les deux moteurs peuvent étre alimentés avec des courants de fréquence égale (comme dans l'exemple de réalisation présenté), ou dont les fréquences ont entre elles un rapport fixe préétabli. Il est possible aussi, en fonction des jeux et des temps de réaction, que le départ du moteur (2) doive étre temporisé par rapport au départ du moteur (10). L'alimentation du moteur (10) du suiveur peut étre élaborée par le contrôle- commande de l'app areil de levage d'aprè s le s info rmatio ns sur le s paramètre s de fonctionnement (vitesses, accélérations, couples, intégrité, etc.), fournis par des capteurs appropriés. Dans ce cas, le blocage du suiveur peut étre commandé. Un frein, intégré au moteur du suiveur ou distinct, peut agir sur la ligne d'arbre de la vis, pour obtenir un arrét plus rapide et plus sur, surtout dans le cas d'irréversibilité incertaine de l'engrenage roue / vis. REVENDICATIONS 1) Dispositif de sécurisation de l'arbre PV (Petite Vitesse), sur lequel se trouve l'organe d'entrâînement (tambour, poulie, cabestan, pignon, etc. ) de l'organe d'assujettissement de la charge (câble, châîne, courroie, crémaillère, etc.) dans un appareil d'élévation de charges, contre une série de défaillances de la châîne cinématique et/ou du contrô le- co mmande, susceptible s de conduire à perdre la mâîtrise de la charge, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un engrenage "roue (8) et vis sans fin (7)" irréversible et un moteur (10), ledit engrenage étant propre à engendrer, en cas de besoin, un moment de réaction suffisant pour arrêter et maintenir à l'arrêt ledit organe d'entrâînement ou d'assujettissement et par conséquent la charge qui s'y rattache. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (10) transmet à la vis sans fin (7) un couple suffisant pour la mouvoir seule, mais insuffisant pour entrâîner ledit organe d'entrâînement (5) de la charge. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'un ressort et/ou amortisseur (12), afin de limiter les effets dynamiques en cas de déclenchement dudit dispositif. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (10) peut