Brevet FR2898120A1 — publié le 20070907

L'invention est relative à un dispositif de commande, notamment pour machines de manutention de personnes. L'invention est également relative à une machine de manutention de personnes équipée d'un dispositif selon l'invention. L'invention est particulièrement utile dans son application à la commande de nacelles élévatrices à bras télescopique portant un panier ou un plateau de support de charge. La manutention de personnes doit respecter des règles de sécurité strictes destinées à éviter tout risque de surcharge ou d'instabilité de la machine de to manutention de personnes. Les machines automotrices d'élévation de personnes doivent comporter un système de commande permettant de traiter des autorisations de mouvement en fonction de la charge embarquée dans le panier, conformément à la norme EN 280 définissant les règles générales de conception de manutention de personnes. 15 Dans le cas des machines élévatrices comportant des actionneurs hydrauliques tels que des vérins, il est connu de détecter les pressions hydrauliques des vérins portant la charge et de mémoriser un nombre important de valeurs de pressions ou de forces obtenues par mesures dans diverses configurations de la machine élévatrice à vide : en statique, en mouvement de montée, en mouvement de 20 descente. Ainsi en ce qui concerne certains matériels de manutention de charge et / ou de personnes comportant plusieurs vérins, pour une configuration statique de la machine, il est nécessaire de relever de nombreuses valeurs de pression ou de force correspondant aux angles de levage et aux valeurs de télescopage nécessaires à 25 l'exploration de l'ensemble des positions qu'il est possible d'atteindre avec la machine. Il en est de même en ce qui concerne les configurations en mouvement de montée et les configurations en mouvement de descente, ce qui conduit à plusieurs centaines de pressions ou de forces à mémoriser. A partir des valeurs mémorisées, on peut ensuite procéder par interpolations 30 linéaires pour comparer la charge calculée à la charge autorisée dans la configuration correspondante. Un premier but de l'invention est d'améliorer et de simplifier le procédé de calcul de la charge embarquée en réduisant le nombre de pressions à mémoriser pour calculer la charge embarquée et pour commander les mouvements de la machine, et en traitant les autorisations de mouvement de manière fiable, simple et rapide. Un deuxième but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de commande plus fiable et plus rapide que les systèmes de commande de l'art antérieur. On connaît des systèmes de sécurité pour des machines de manutention à bras télescopiques destinés à empêcher le basculement de la machine. Ces systèmes de sécurité utilisent au moins un capteur généralement fixé sur l'essieu arrière pour détecter son appui sur le sol et pour fournir un signal à un comparateur en vue de fournir une entrée à un moyen de commande d'une valve hydraulique proportionnelle, afin de réduire le débit d'alimentation d'un actionneur hydraulique, de sorte que la vitesse de déplacement de la charge est progressivement réduite lors de l'abaissement du bras télescopique Ces systèmes de sécurité donnent généralement satisfaction mais présentent l'inconvénient de présenter une fiabilité réduite, d'imposer le fait que l'essieu arrière soit oscillant et de limiter l'espace de déplacement du bras télescopique dans une configuration donnée de machine. Un troisième but de l'invention est d'utiliser la charge calculée de la machine pour déterminer, dans la configuration correspondante de machine, l'abaque de déplacement de la charge en agissant sur les vitesses de déplacement de la charge. L'invention a pour objet un dispositif de commande, notamment pour machine de manutention de personnes, comportant des moyens pour calculer la charge embarquée et pour définir les abaques de fonctionnement à partir de ladite charge embarquée calculée. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - lesdits moyens pour calculer la charge embarquée et pour définir des abaques de fonctionnement à partir de ladite charge embarquée calculée comportent un calculateur de gestion et un calculateur de sécurité. - le calculateur de gestion utilise un nombre réduit de paramètres d'étalonnage obtenus en maintenant la longueur d'un bras de manutention constante. - les calculateurs de gestion et de sécurité sont reliés par un bus de communication.. - les calculateurs de gestion et de sécurité reçoivent de manière indépendante des signaux en provenance de capteurs de mesure redondants et indépendants. - le calculateur de sécurité vérifie la cohérence des mesures indépendantes effectuées pour les capteurs indépendants. - le dispositif comporte des moyens pour déterminer la configuration d'une 10 machine de manutention. - la configuration de la machine de manutention est déterminée dans le groupe comprenant : une configuration statique, une configuration en mouvement de montée, une configuration en mouvement de descente. le dispositif gère les autorisations de mouvement en fonction de la 15 configuration de la machine de manutention. L'invention a également pour objet une machine de manutention, notamment de personnes, comportant un dispositif selon l'invention. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 La figure 1 représente schématiquement un ordinogramme de fonctionnement d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un diagramme matériel d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement une machine de manutention selon 25 l'invention. En référence à la figure 1, un ordinogramme de fonctionnement d'un dispositif selon l'invention comporte les étapes directrices des moyens de calcul d'un dispositif de commande selon l'invention. L'organigramme comporte une première partie destinée à évaluer la charge embarquée dans un panier ou sur un plateau de machine de manutention, et une deuxième partie destinée à définir les abaques de fonctionnement de la machine de manutention en fonction de la configuration de la machine de manutention et de la charge embarquée calculée dans la première partie. La première partie débute par une étape 100 d'étalonnage d'une machine de manutention en maintenant la longueur du bras télescopique constante. Cette étape 100 d'étalonnage s'effectue en faisant varier uniquement l'angle du bras de levage de la machine correspondant à l'angle d'inclinaison du panier ou t o du plateau par rapport au bras de levage : en effet, pour maintenir, dans cette étape 100 d'étalonnage, le panier ou plateau parallèle au châssis, ces deux angles doivent rester égaux. Le fait d'étalonner la machine de manutention à longueur de bras constante permet de mémoriser un faible nombre de valeurs de pression ou d'efforts. Ainsi, il 15 est possible de mémoriser uniquement dix valeurs d'effort ou de pression du vérin de levage correspondant à dix angles de levage pour une configuration statique de la machine. Il en est de même en ce qui concerne la configuration en mouvement de montée et la configuration en mouvement de descente, ce qui conduit à un total de 20 trente pressions à mémoriser pour le vérin de levage de la machine de manutention décrite en référence à la figure 3. Les mêmes opérations sont effectuées, dans cette étape 100 d'étalonnage, pour les vérins d'inclinaison, ce qui conduit à un total de trente pressions à mémoriser par vérin d'inclinaison de la machine de manutention décrite en référence 25 à la figure 3. Les valeurs d'efforts ou de pression ainsi mesurées sont comparées à une étape 101 à des valeurs d'efforts ou de pression théoriques obtenues par calcul à une étape 102, et leurs différences sont mémorisées à une étape 103 sous forme de corrections d'efforts ou de corrections de pression. A partir des valeurs des corrections mémorisées à l'étape 103, à un débit hydraulique maximum, on peut déterminer des corrections correspondant à chaque configuration de la machine de manutention selon l'invention. A l'étape 104, on détermine les bras de leviers des actionneurs hydrauliques de la machine et les caractéristiques géométriques de la machine par acquisition de mesures en provenance de capteurs correspondants et traitement du signal reçu en provenance de ces capteurs. A l'étape 105, on calcule les efforts ou autres grandeurs liées aux efforts à vide théoriques fournis par les vérins d'inclinaison en fonction des caractéristiques géométriques déterminées à l'étape 104 et de la configuration de la machine de manutention. A l'étape 106, on calcule les efforts ou autres grandeurs liées aux efforts à vide théoriques des actionneurs de levage en fonction des caractéristiques géométriques déterminées à l'étape 104 et de la configuration de la machine de manutention. A l'étape 107, on corrige les grandeurs liées aux efforts à vide précédemment calculées des vérins d'inclinaisons et de levage, en les corrigeant par les corrections d'efforts ou de pressions correspondant à la configuration de la machine en tenant compte des débits hydrauliques dans les actionneurs hydrauliques correspondants. Ainsi, les ajustements des valeurs de corrections en fonction du débit se font par extrapolation entre les corrections mémorisées à débit hydraulique maximal et à un débit nul. A l'étape 108, on calcule la charge de la machine de manutention par résolution des équations de bras de leviers en tenant compte des efforts hydrauliques corrigés déterminés aux étapes précédentes. On obtient ainsi une charge calculée dont la valeur correspond aux efforts ou autres grandeurs traduisant directement ces efforts mesurées par les capteurs équipant les actionneurs hydrauliques de la machine de manutention selon l'invention. A l'étape 200, on part de la charge calculée déterminée à l'étape 108 de la première partie pour établir une équation d'équilibre en basculement de la machine de manutention selon l'invention. Une machine de manutention selon l'invention comporte un châssis dont la tendance au basculement dépend de son poids, du poids du bras télescopique, du poids du panier ou tout autre dispositif de manutention de charge et du poids calculé de la charge, ainsi qu'aux éventuels efforts aggravants dus par exemple à une action manuelle ou à une action du vent susceptibles de renverser la machine de manutention selon l'invention. La machine de manutention selon l'invention comporte ainsi un centre de gravité lié au châssis et dépendant de la position au sol du châssis et de ces points d'appuis au sol, et un deuxième centre de gravité correspondant à l'ensemble déplaçable comprenant le bras télescopique, le panier ou autre dispositif de maintien de charge et la charge située à l'intérieur ou sur ledit dispositif. Dans le cas où la machine de manutention repose sur ses roues, on calcule à l'étape 201 le moment de basculement par rapport à la ligne de contact au sol des roues avant de la machine de manutention selon l'invention. Dans le cas où la machine de manutention selon l'invention comporte des stabilisateurs déployés et prenant appui sur le sol, on calcule à l'étape 202 le moment de basculement par rapport à la ligne définie par les stabilisateurs de la machine de manutention selon l'invention. A l'étape 203, on exprime l'équation générale d'équilibre de la machine autour de son point de renversement, correspondant à une charge limite minimale sur le pont arrière, en tenant compte des efforts manuels éventuels et du moment de renversement susceptible d'être du au vent. A l'étape 204, on exprime les grandeurs représentant les efforts (forces ou pressions) des actionneurs de levage correspondants en fonction de la charge sur le pont arrière pour établir les lois de consigne des actionneurs en fonction des vitesses maximales autorisées et de la nature des mouvements : aggravants ou désaggravants pour la stabilité de la machine de manutention selon l'invention. En référence à la figure 2, un diagramme matériel d'un dispositif de commande selon l'invention comporte un calculateur 1 de gestion et un calculateur 2 de sécurité communiquant entre eux par l'intermédiaire d'un bus de liaison, par exemple un bus CAN. Les calculateurs 1 et 2 reçoivent en parallèle des signaux indépendants en provenance de capteurs redondants équipant une machine de manutention selon l'invention. Cette machine de manutention de personnes selon l'invention comporte un ou une paire de vérins 10a, 10b d'inclinaison, un vérin 11 de levage, au moins un vérin 12 de télescopage, éventuellement une paire de vérins 13a, 13b de stabilisateurs et des capteurs de mesure fixés sur la machine selon l'invention. Les vérins 10a, 10b d'inclinaison sont équipés de capteurs permettant de définir les efforts qu'ils exercent, ainsi que le vérin 11 de levage, le ou les vérin(s) 12 de télescopage. Les éventuels vérins 13a, 13b de stabilisateur sont équipés de capteurs 15 permettant de connaître leurs états : rétractés ou en appui sur le sol. Le châssis C de la machine selon l'invention porte également deux capteurs d'inclinaison. La poutre 14 bras télescopique porte également deux capteurs redondants d'inclinaison par rapport à l'horizontale. Les signaux transmis par les capteurs redondants précités sont transmis de 20 manière indépendante et répartie entre le calculateur 1 de gestion et le calculateur 2 de sécurité. Les calculateurs 1 et 2 coopèrent entre eux pour assurer de manière sécurisée et contrôlée le fonctionnement du dispositif selon l'invention, après mémorisation des paramètres obtenus par étalonnage et des constantes géométriques de la machine 25 selon l'invention. Les signaux en provenance des capteurs permettent de déterminer la configuration ainsi que la géométrie de la machine et de sélectionner les paramètres correspondants à la configuration déterminée. Chaque calculateur 1 ou 2 vérifie en permanence le fonctionnement des 30 capteurs de mesure, la cohérence des mesures entre capteurs redondants ou doublés, le fonctionnement du bus 3 de communication et coupe automatiquement le moteur M de la machine selon l'invention en cas de défaut. Le calculateur 1 de gestion effectue les calculs de l'ordinogramme de fonctionnement décrit en référence à la figure 1 et gère les autorisations des mouvements des actionneurs d'inclinaison, de levage et de télescopage de la machine selon l'invention. Le calculateur 2 de sécurité effectue certains calculs de sécurité tels que le calcul de hauteur du plateau ou panier, le calcul des limites de stabilité et de chargement et vérifie la cohérence des résultats avec les calculs effectués par le Io calculateur 1 de gestion. Des seuils de cohérence entre fonctions contrôlées permettent de statuer sur la pertinence des mesures et des calculs effectués. En cas de cohérence reconnue des résultats, le fonctionnement de la machine reste normalement possible. 15 Dans le cas où les éléments comparés diffèrent au-delà des seuils définis la machine selon l'invention se met en sécurité en interdisant tout ou partie de ses mouvements. Un organe 15 de sécurité est également activé lorsqu'un poussoir 16 de type homme mort au voisinage du châssis ou un poussoir 17 de type homme mort 20 situé dans le plateau ou panier n'est pas maintenu pendant une durée prédéterminée inférieure à dix secondes, ce qui permet, lorsque les éventuels stabilisateurs ne sont pas en place, de limiter par défaut l'avancement de la machine à des vitesses lentes. En référence à la figure 3, une machine de manutention selon l'invention comporte de manière connue un châssis C équipé de roues et d'éventuels 25 stabilisateurs 13, portant de manière connue un bras télescopique 14 pivotant autour d'un axe horizontal sous l'action d'un vérin 11 de levage. Le bras télescopique 14 contient au moins un vérin de télescopage et porte à son extrémité éloignée du châssis C un plateau ou panier P ou tout autre dispositif destiné à porter une charge, soumis à l'action de vérins 10 d'inclinaison aptes à 30 maintenir ledit dispositif sensiblement horizontal. Le châssis C automoteur supporte un moteur et une armoire A de commande contenant les calculateurs 1 et 2 du dispositif de commande selon l'invention. Le calculateur 1 de gestion définit par le calcul suivant l'ordinogramme décrit en référence à la figure 1 un abaque 20 entourant une aire de stabilité permettant des mouvements à débits maximaux, et un abaque 21 définissant avec l'abaque 20 une zone intermédiaire dans laquelle les mouvements sortants ou aggravants sont autorisés à débits réduits et les mouvements rentrants ou désaggravants sont autorisés à débits maximaux ou intermédiaires. Le calculateur 2 de sécurité définit par calcul un abaque 22 correspondant à une valeur de sécurité pour la stabilité de la machine selon l'invention. Dès que l'abaque 22 de sécurité est atteint, le calculateur 2 de sécurité coupe l'ensemble des énergies de la machine selon l'invention par coupure du moteur thermique et désactivation de l'organe 15 de sécurité. Les abaques 20, 21 et 22 de la figure 3 sont établis pour des stabilisateurs 13 déployés définissant une ligne de pivotement en avant des roues avant : bien entendu, les calculateurs 1 et 2 définissent de manière analogue des abaques similaires lorsque les stabilisateurs 13 sont rétractés et définissent une ligne de pivotement sur les roues avant. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est 20 nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. En particulier, l'invention est également applicable à la commande de machines de manutention de charges, telles que chariot à portée variable, chariots à mât, chargeuses, matériels de travaux publics et analogues. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande, notamment pour machine de manutention de personnes, comportant des moyens (1, 2) pour calculer la charge embarquée et pour définir les abaques de fonctionnement (20, 21, 22) à partir de ladite charge embarquée calculée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens (1, 2) pour calculer la charge embarquée et pour définir des abaques de fonctionnement (20, 21, 22) à partir de ladite charge embarquée calculée comportent un calculateur (1) de gestion et un calculateur (2) de sécurité. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le calculateur (1) de gestion utilise un nombre réduit de paramètres d'étalonnage obtenus (100) en maintenant la longueur d'un bras de manutention (14) constante. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait que les calculateurs (1, 2) de gestion et de sécurité sont reliés par un bus (3) de 15 communication. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les calculateurs (1, 2) de gestion et de sécurité reçoivent de manière indépendante des signaux en provenance de capteurs de mesure redondants et indépendants. 20 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le calculateur (2) de sécurité vérifie la cohérence des mesures indépendantes effectuées pour les capteurs indépendants. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif comporte des moyens (1,2) pour déterminer la 25 configuration d'une machine de manutention. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la configuration de la machine de manutention est déterminée dans le groupe comprenant : une configuration statique, une configuration en mouvement de montée, une configuration en mouvement de descente. 10 9. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé par le fait que le dispositif gère les autorisations de mouvement en fonction de la configuration de la machine de manutention. 10. Machine de manutention comportant un dispositif selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 9.