Brevet FR2884290A1 — publié le 20061013

La présene invention concerne un dispositif équilibreur de chargés destiné notamment à contrôler le couple appliqué à un arbre de sortie sur lequel est fixé un bras supportant une charge à équilibrer. Dans l'art antérieur, il existe des dispositifs d'équilibrage de:harc?e dans lesquels la charge à soulever est disposée à "extrémité d'un bras support, le bras support étant mon de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe généralement horizontal. Dans ces dispositifs, un ressort agit sur le bras support par l'intermédiaire d'un levier et le couple qu'il exerce est en équilibre avec le couple du bras support muni de la charge. L'inconvénient Ge ces dispositifs de l'art antérieur 15 est la nécessité de -:hanger de ressort à chaque nouvelle charge à soulever. En outre, :1 existe également dans l'art antérieur des dispositifs d'équilibrage de charge utilisant des moyens pneumatiques pour maintenir la position du bras support. Ces dispositifs présentent toutefois l'inconvénient d'aboutir, du fait de leur cinématique, à un équilibrage imparfait de la charge. L'invention vise donc à fournir un dispositif d'équilibrage de charge permettant de faire varier simplement le couple appliqué sur le bras support en fonction de la charge à soulever, tout en assurant un équilibrage parfait de cette charge. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un dispositif équilibreur de charges destiné à contrôler le couple appliqué à un arbre de sortie sur lequel est fixé au moins un bras supportant une charge à équilibrer, ledit dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte au moins une came solidaire de l'arbre de sortie et des galets suiveurs en appui sur le pourtour de la came sous l'effet de moyens de déplacement, ladite came étant apte à transformer le mouvement des galets suiveurs en un mouvement de rotation de l'arbre de sortie autour d'un axe moteur. ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD'SL - 2 - Ainsi configurée, l'invention permet donc un équilibrage facile et parfait de charges de différents poids, sans avoir à démonter le dispositif et sans entraîner de modifications fondamentales de sa structure. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un dispositif d'équilibrage de charges conforme à l'invention, en référence aux dessins sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective du 10 dispositif équilibreur de charges dans sa position finale de fonctionnement, - la figure 2 est une vue de face du dispositif équilibreur de charges dans sa position initiale de fonctionnement, =a charge étant dans sa position basse, - la figure 3 est une vue de face du dispositif équilibreur de charges dans sa position intermédiaire de fonctionnement, =a charge étant en cours de manipulation, - la figure 4 est une vue de face du dispositif équilibreur de charges dans sa position finale de fonctionnement, la charge étant dans sa position haute, - la figure 5 est une vue de face de la came utilisée dans le dispositif de la figure 1. En référence aux figures 1 et 4, il est représenté une variante possible du dispositif équilibreur de charges selon l'invention. Ce dispositif 1 comporte un arbre de sortie 2 définissant un axe moteur X sur lequel vient se fixer le bras manipulateur de la charge à soulever (non représenté). L'arbre de sortie 2 est solidaire d'une came 3, laquelle est susceptible de tourner autour de l'axe moteur X, entraînant de ce fait la rotation de l'arbre de sortie 2 autour dudit axe moteur X. La came 3 tourne autour de son axe X, d'une part, dans le sens correspondant à la descente du bras portant la charge à soulever, sous l'effet du poids de ladite charge, et, d'autre part, dans le sens correspondant à la montée du bras portant la charge à soulever, sous l'effet de deux galets suiveurs 4 disposés de part et d'autre de la came 3 et maintenu en appui sur le pourtour de ladite came 3 sous ACE-FR-7 TEXTE DÉPOSE DD/SL - 3 - l'effet de moyens de déplacement, notamment un vérin dans la variante représentée. Ces galets suiveurs 4 effectuent un déplacement en translation dans un plan perpendiculaire à l'axe moteur X et selon une direction sensiblement alignée avec le:entre de rotation C de la came 3, les galets suiveurs 4 se déplaçant selon un sens opposé l'un par l'autre. Dans la variante représentée à la figure 1, l'un des galets suiveurs 4A, dit premier galet suiveur, est fixé de manière pivotante à l'extrémité d'une tige 5 d'un piston 6 coulissant à l'intérieur d'un vérin 7 sous l'effet d'un fluide sous pression. L'autre galet suiveur 4B, dit second galet suiveur, est fixé, quant à lui, de manière pivotante sur chacun de ses côtés à l'extrémité de deux supports en forme de fourche 8. Chacun des supports en forme de fourche 8 comporte respectivement deux tiges parallèles supérieures 9A et inférieures 9B fixées à l'une de leurs extrémités au bât_ 10 du vérin 7 et une barre de liaison 11 reliant les deux tiges 9A,9B à l'autre de leurs extrémités, ladite barre de:iaisDn 11 logeant par ailleurs l'axe de rotation X2 dudit second galet suiveur 4B. L'espace séparant les tiges supérieures 9A et inférieures 9B de chacun des supports en forme de fourche 8 est choisi de manière à permettre le libre passage de l'arbre de sortie 2. Par ailleurs, l'espace séparant chacune des tiges supérieures 9A, respectivement inférieures 9B, de chacun des supports en forme de fourche 8 est choisi de manière à permettre le libre passage de la came 3 lors de la translation du premier galet suiveur 4A, laquelle provoque la rotation de la came 3 autour de l'axe moteur X. Cette translation s'accompagne, en outre, de la translation concomitante du second galet suiveur 4B sous l'effet de la came 3. Cette translation du second galet suiveur 4B est possible du fait que le bâti 10 du vérin 7 est libre de se déplacer, n'étant fixé à aucune partie non mobile du dispositif équilibreur de charge 1. De manière à éviter le basculement du bâti 10 du vérin 7 lors de la rotation de la came 3 et assurer ainsi ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD;SL - 4 une translation rectiligne dudit bâti 10 selon une direction sensiblement parallèle à celle du premier galet suiveur 4A, il est prévu de disposer une première paire de galets de déplacement 12A dans le prolongement du premier galet suiveur 4A, lesdits galets de déplacement 12A étant libres en rotation autour de l'axe de rotation Xl dudit premier galet suiveur 4A, et une seconde paire de galets de déplacement 12B dans le prolongement du second galet suiveur 4B, lesdits galets de déplacement 12B étant libres en rotation autour de l'axe de rotation X2 dudit second galet suiveur 4B. Cette première et seconde paire de galets de déplacement 12A,12B est configurée pour coopérer respectivement avec des moyens de guidage supérieurs 13A et inférieurs 13B disposés de part et d'autre de l'ensemble formé par les deux supports en forme de fourche 8. Telle que représentée sur les figures 1 et 4, il est en particulier avantageux de configurer les moyens de guidage supérieurs 13A et inférieurs 13B selon une forme d'équerre, l'un des côtés 14A, de préférence vertical, de l'équerre étant fixé, par vissage notamment, sur une plaque protectrice 15 disposée sur l'un des côtés de l'ensemble formé par les deux supports en forme de fourche 8, l'autre côté 14B, de préférence horizontal, constituant une surface de guidage sensiblement linéaire pour l'un des galets de déplacement 12A,12B. De manière à permettre la libre circulation de chacun des galets de déplacement 12A,12B, il est en outre avantageux de prévoir des ouvertures oblongues 16 à l'intérieur des plaques protectrices 15, la largeur desdites ouvertures 16 étant légèrement supérieures au diamètre des galets de déplacement 12A,12B et la longueur desdites ouvertures 16 étant adaptée à loger lesdits galets déplacement 12A,12B dans leur position d'éloignement respectivement maximal et minimal par rapport à l'axe moteur X. En référence à la figure 2, il est représenté le dispositif 1 de la présente invention dans sa position initiale de fonctionnement, dite position de repos. ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD!SL - 5 - Dans cette position de repos, aucune pression de fluide n'est appliquée à l'intérieur du vérin 7: l'arbre de sortie 2 n'est donc soumis qu'au seul couple exercé par le bras manipulateur sous l'effet du poids de la charge à soulever. L'équilibre obtenu résulte de la mise en butée de la came 3 contre notamment le premier galet suiveur 4A, lequel est alors dans sa position d'éloignement maximal par rapport à l'axe moteur X, la tige 5 du piston 6 étant totalement ou pratiquement totalement logée à l'intérieur du bâti 10 du vérin 7. Pour amorcer le soulèvement progressif de la charge, il suffit donc d'appliquer une pression P constante à l'intérieur du vérin 7, ladite pression P devant être au valeur Pmin de manière à niveau de l'axe moteur X absolue au couple exercé par le bras exercer supérieur moins supérieure à une un couple moteur C au ou égal en valeur manipulateur sous l'effet du poids de la charge à soulever. En référence à la figure 3, il est représenté le dispositif 1 selon la présente invention dans une position 20 intermédiaire de fonctionnement. Dans cette position intermédiaire, on a maintenu constamment la pression initiale P à l'intérieur du vérin 7. Ainsi, le premier galet suiveur 4A a effectué un déplacement en translation depuis sa position initiale représentée à la figure 2, faisant pivoter l'ensemble came 3 -arbre de sortie 2 autour de l'axe moteur X d'un angle a. La rotation de l'arbre de sortie 2 a, de ce fait, entraîné un déplacement du bras manipulateur dans le sens de la montée de la charge à soulever. En référence à la figure 4, il est représenté le dispositif 1 selon la présente invention dans sa position finale de fonctionnement. Cette position finale est atteinte lorsque l'on maintient la pression initiale P à l'intérieur du vérin 7, de telle sorte à positionner le premier galet suiveur 4A dans sa position d'éloignement minimal par rapport à l'axe moteur X. Le déplacement du premier galet suiveur 4A ayant provoqué une translation en sens contraire du bâti 10 du ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE_DDSL - 6 - vérin 7, le deux_ me valet suiveur 4B s'est lui- aussi, par voie de conse uence, positionne dans sa position d'éloignement mi _mal par rapport à l'axe moteur X. La came 3 présente donc à ce moment- là, dans la section passant par les axes de rotation Xl, X2 des galets suiveurs 4A,4B, sa largeur la plus faible. Toute augmentation additionnelle de pression à l'intérieur du vérin 7 ne permettrait pas de faire tourner l'ensemble came 3-arbre de sortie 2 au-delà de cette position finale et ne serait susceptible que d'engendrer une éventuelle détérioration ou destruction du dispositif 1 de la présente invention. Bien entendu, cette série de positions successives de la came 3 pourraient s'inverser dans le cas où le bras manipulateur exercerait un couple sur l'arbre de sortie 2 dans un sens opposé à celui décrit précédemment. Dans ce cas, la position initiale de la came 3, dans laquelle la charge à soulever est à son niveau le plus bas, correspondrait à celle dans laquelle les galets suiveurs 4A,4B sont dans leur position d'éloignement minimal et la position finale de la came 3, dans laquelle la charge à soulever est à son niveau le plus haut, correspondrait à celle dans laquelle les galets suiveurs 4A,4B sont dans leur position d'éloignement maximal. Dans une variante (non représentée) de la présente invention, il serait envisageable d'équiper le dispositif équilibreur de charges 1 de moyens de régulation de manière à faire varier la pression exercée à l'intérieur du vérin 7 en fonction de la charge à soulever et du déplacement vertical à obtenir. Ces moyens de régulation pourraient notamment consister en au moins un capteur apte à effectuer une pesée de la charge à soulever, en au moins un moyen de calcul apte à convertir la valeur mesurée du poids de la charge en une consigne de pression pour le vérin 7 et en au moins un moyen de commande apte à adapter la pression exercée à l'intérieur du vérin 7 à cette consigne. ACE-FR-1_TEXTE DEPOSE DD/SL - 7 - Même si la variante représentée sur les figures 1 à 4 constitue un des modes de mise en oeuvre préférés de la présente invention, elle n'en reste pas moins optionnelle pour l'invention et toute autre mode de mise en oeuvre aboutissant à des résultats semblables ou similaires serait parfaitement envisageable à ce niveau. A ce titre, il serait envisageable d'utiliser tout type de vérin de type pneumatique ou hydraulique. Il serait également envisageable d'utiliser comme moyens de déplacement des galets suiveurs 4A,4B, à la place du vérin 7, des ressorts, notamment de type hélicoïdal ou à lames, lesquels ressorts repousseraient chacun des galets suiveurs 4A,4B contre le pourtour de la came 3. En référence à la figure 5, il est représenté une 15 variante avantageuse de la came 3 utilisée dans le dispositif de la présente invention. Cette came 3 est notamment configurée pour transformer le mouvement de translation des galets suiveurs 4A,4B en un mouvement de rotation de l'arbre de sortie 2 autour de l'axe moteur X, la valeur du couple appliqué sur l'arbre de sortie 2 variant de manière sinusoïdale en fonction de l'angle de rotation. A cet effet, la came 3 est formée de deux parties 3A,3B sensiblement symétriques par rapport au centre de rotation C de la came 3, chacune des parties 3A,3B présentant au moins un segment de pourtour droit 3D et au moins un segment de pourtour courbe 3C, les segments de pourtour droit 3D de chacune des parties 3A,3B étant, de préférence, sensiblement parallèles entre eux. Par ailleurs, dans une variante préférée de l'invention, les segments de pourtour courbe 3C de chacune des parties 3A,3B pourront correspondre sensiblement à un segment d'une développante de cercle. Enfin, il va de soi que la forme de réalisation avantageuse du dispositif de la présente invention n'est nullement limitative, d'autres modifications ou ajouts pouvant être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE_DD/SL - 8 - REVENDICATIONS 1 - Dispositif équilibreur de charges (1) destiné à contrôler le couple appliqué à un arbre de sortie (2) sur lequel est fixé au moins un bras supportant une charge à équilibrer, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une came (3) solidaire de l'arbre de sortie (2) et des galets suiveurs (4A,4B) en appui sur le pourtour de la came (3) sous l'effet de moyens de déplacement, ladite came (3) étant apte à transformer le mouvement des galets suiveurs (4A,4B) en un mouvement de rotation de l'arbre de sortie (2) autour d'un axe moteur (X). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement des galets suiveurs (4A,4B) est un mouvement de translation dans un plan perpendiculaire à l'axe moteur (X). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins deux galets suiveurs (4A,4B) se déplacent selon une direction sensiblement alignée avec le centre de rotation (C) de la came (3) et dans un sens opposé. 4 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des galets de déplacement (12A,12B) solidaires des galets suiveurs (4A,4B) coulissent le long de moyens de guidage (13A,13B) linéaires disposés respectivement au-dessus et en dessous desdits galets de déplacement (12A, 12B). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont des ressorts repoussant chacun des galets suiveurs (4A,4B) contre le pourtour de la came (3). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de déplacement est un vérin (7) dont le bâti (10) n'est pas fixe, au moins l'un des galets suiveurs (4A) étant fixé à l'extrémité d'une tige (5) d'un piston (6) coulissant à l'intérieur dudit vérin (7) et au moins l'autre des galets suiveurs (4B) étant fixé à l'extrémité d'au moins un support en forme de fourche (8) relié de manière fixe au ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD/SL - 9 bâti (10) dudit vérin (7). 7 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation aptes à faire varier la pression exercée sur le piston (6) en fonction de la charge à soulever. 8 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de régulation consistent en au moins un capteur effectuant une pesée de la charge à soulever, en au moins un moyen de calcul apte à convertir la valeur mesurée du poids de la charge en une consigne de pression pour le vérin (7) et en au moins un moyen de commande apte à adapter la pression exercée à l'intérieur du vérin (7) à cette consigne. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came (3) est configurée pour transformer le mouvement des galets suiveurs (4A,4B) en un mouvement de rotation de l'arbre de sortie (2) autour de l'axe (X), la valeur du couple appliqué sur l'arbre de sortie (2) variant de manière sinusoïdale en fonction de l'angle de rotation. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came (3) présente au moins une position initiale dans laquelle la charge à soulever est à son niveau le plus bas et au moins une position finale dans laquelle la charge à soulever est à son niveau le plus haut. 11 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans la position initiale de la came (3), les galets suiveurs (4A, 4B) sont à leur niveau d'éloignement maximal, et dans la position finale de la came (3), les galets suiveurs (4A,4B) sont à leur niveau d'éloignement minimal. 12 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que, dans la position initiale de la came (3), les galets suiveurs (4A,4B) sont à leur niveau d'éloignement minimal, et dans la position finale de la came (3), les galets suiveurs (4A,4B) sont à leur niveau d'éloignement maximal. ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD.'SL - 10 - 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came (3) est formée de deux parties (3A,3B) sensiblement symétriques par rapport au centre de rotation (C) de la came (3), chacune des parties (3A, 3B) présentant au moins un segment de pourtour droit (3D) et au moins un segment de pourtour courbe (3C). 14 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le segment de pourtour courbe (3C) correspond sensiblement à un segment de développante de cercle. ACE-FR-1 TEXTE DEPOSE DD/SL