Brevet FR2907440A1 — publié le 20080425

Manipulateur de charges à colonne télescopique L'invention est relative à un manipulateur de charges à colonne télescopique utilisé pour déplacer des charges entre deux postes et par exemple, des caisses, des fûts, des bobines et coils de matériaux divers, ou des produits industriels, tels que bétonnières, moteurs et autres composants de véhicules. La colonne est composée de plusieurs tronçons, dont un tronçon supérieur, fixé sur une structure porteuse, pivotante ou déplaçable, et un tronçon inférieur équipé de moyens de préhension de la charge, tels que crochet, pince, mandrin expansible..., ce tronçon étant monté coulissant par rapport au tronçon qui le porte et étant relié à des moyens aptes à la déplacer verticalement dans les deux sens. Dans les manipulateurs actuels connus, le positionnement de la colonne dans le plan horizontal et au dessus de la charge ou au dessus de l'élément qui doit la recevoir,est assurée par des poignées, bras, guidons ou autres moyens équivalens, disposés et fixés à l'extrémité inférieure du tronçon inférieur de la colonne. Ces poignées permettent aussi le dépacement de la colonne entre les deux postes, respectivement de prélèvement et de déchargement. Elles portent les moyens de commande des moyens moteurs assurant les mouvements verticaux de la colonne et ceux des moyens de préhension. Pour commander et positionner le manipulateur, l'opérateur doit tenir les poignées fixées à l'extrémité inférieure de la colonne télescopique et doit suivre les mouvements de cette extrémité, dans le plan horizontal, mais aussi dans le plan vertical. Quand les charges à déplacer ont une faible hauteur et qu'au moins l'une des zones de travail est proche du sol, à chaque opération de préhension, l'opérateur doit incliner le buste vers le bas pour suivre le mouvements des poignées, puis se redresser à la fin de l'opération. Bien que les efforts humains devant être fournis pour chaque opération soient faibles, la répétition de ces efforts et mouvements de très nombreuses fois chaque jour, est très traumatisante pour les muscles dorsaux et la colonne vertébrale de l'opérateur et peut générer des douleurs musculaires se transformant en rhumatismes. Par ailleurs, pour positionner la colonne dans le plan horizontal par des des efforts exercés dans le même plan, l'opérateur ne peut appliquer ces efforts que sur les poignées de manipulation, donc à la base libre de la colonne. Bien que l'extrémité supérieure de la colonne soit rigidement fixée sur une platine, celle ci est soumise à un couple de torsion qui se répercute sur les moyens de maintien 2907440 2 de la platine et peu générer des usures prématurées et qui est source d'imprécision. L'invention à pour objet de rémédier à ces inconvénients en fournissant un manipulateur dont la position du poste de commande ne génère aucune 5 contrainte traumatisante sur l'opérateur, ni aucune réaction sur la structure porteuse. A cet effet, dans le manipulateur à colonne selon l'invention, le tableau de commande est porté par le tronçon supérieur de la colonne, non déplaçable verticalement, et les différents tronçons de colonne sont constitués par des 10 caissons métallique qui, emboîtés les uns dans les autres, ont une section transversale en C. Grace à cet agencement, l'opérateur commande les déplacements de la colonne à partir du tableau de commande fixe, aussi bien dans le plan horizontal que verticalement, et n'a donc plus à suivre les mouvements verticaux 15 de la colonne. Il en résulte une moindre fatigue et l'élimination de toute pathologie consécutive à la répétition de mouvements de grandes amplitudes. De plus, lorsque l'opérateur déplace la colonne dans le plan horizontal pour positionner les moyens de préhension de la charge, les efforts horizontaux qu'il communique à la colonne se transmettent au tronçon supérieur non 20 déplaçable et non à un élément coulissant dans cet élément. Ces efforts appliqués plus haut sur la colonne, conduisent à des couples de valeur plus faible et à des contraintes qui, s'exerçant sur le tronçon supérieur, rigidement lié à la platine de la structure porteuse, sont sans influence sur les guidages des tronçons et ne génèrent ni usures, ni jeux. 25 Dans une forme d'exécution, les tronçons sont orientés de manière que leurs ouvertures débouchent du coté du tableau de commande, et sont disposés de manière que le tronçon de plus grande section constitue le tronçon fixe et que celui de plus petite section porte les moyens de préhension de la charge. Ainsi, l'ouverture verticale ménagée sur toute la hauteur de la colonne 30 permet à l'opérateur de vérifier le fonctionnement du mécanisme assurant le déplacement vertical et, éventuellement, d'en assurer plus facilement la maintenance, par exemple, l'examen visuel et le graissage du cable quand le moyen moteur est un palan à cable. De préférence, le tableau de commande est disposé à l'extrémité 35 inférieure d'un montant vertical médian dont l'extrémité supérieure est coudée en direction de la colonne et est fixée sur son tronçon supérieur, d'une part, par une patte s'étendant tranversalement sur les deux retours des ailes du caisson et, 2907440 3 d'autre part, par des entretoises latérales reliant le montant aux faces externes des ailes du tronçon. Cet aménagement reporte vers le haut du tronçon fixe verticalement, la zone de fixation du montant et, en conséquence la zone de transmission à la 5 colonne des efforts tranversaux assurant son positionnment dans le plan horizontal. Les entretoises rigidifient la liaison avec la colonne et améliore la rigidité de l'ensemble. Avantageusement, le tableau de commande est constitué par un cadre métallique s'étendant transversalement de part et d'autre du montant vertical et 10 dont les coté verticaux forment des bras de manipulation, ce cadre portant les moyens de commande, respectivement, a) des moyens assurant le télescopage de la colonne, b) des moyens de préhension de la charge, et c) des moyens assurant le déplacement et le blocage de la colonne sur sa structure porteuse et dans le plan horizontal. 15 De construction simple, le cadre assure les fonctions de support des moyens de commande mais aussi d'organe de préhension pour l'opérateur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin scématique annexé représentant plusieurs formes d'exécution d'un manipulateur, dont la colonne télescopique comporte trois 20 tronçons. Figure 1 est une vue de coté en élévation avec coupe partielle d'un manipulateur monté sur une potence articulée, Figure 2 est une vue partielle de face en élévation de l'extrémité inférieure d'une colonne, non équipée de moyens de préhension d'une charge, 25 Figure 3 est une vue partielle de coté, en élévation et avec coupe partielle, montrant à échelle agrandie les moyens de guidage en translation des des trois tronçons, Figure 4 est une vue en coupe transversale suivant IV-IV de figure 3, lorsque les trois tronçons sont repliés l'un dans l'autre, 30 Figure 5 est une vue partielle en coupe partielle de la partie supérieure d'un manipulateur dont la structure porteuse es tcomposée de chariots àdéplacements croisés, Figure 6 est une vue de face en élévation avec coupe partielle, montrant à échelle agrandie, les moyens de suspension des rails transversaux. 35 Dans la forme d'exécution représentée au dessin, la colonne télescopique est composée de trois tronçons, à savoir : 2907440 4 - un tronçon supérieur 2a, non déplaçable verticalement, car lié par sa platine supérieure 3 à un boîtier 4, lui même fixé sur une structure porteuse constituée par une potence 5, à deux bras articulés 5a et 5b, un tronçon intermédiaire 2b, monté coulissant dans le tronçon 5 précédent 2a, - et un tronçon inférieur 2c, monté coulissant dans le tronçon 2b et portant, à son extrémité inférieure, des moyens de préhension 6. Dans la réalisation représentée à la figure 1, les moyens de préhension 6 sont constitués par un mandrin à expansion radiale pouvant être engagé dans le 10 trou central d'un coil ou d'une bobine, mais il est évident que ces moyens peuvent être remplacés par un pince, articulée ou non, par un éperon horizontal ou par tout autre dispositif adapté à la nature ou à la forme de la charge à manipuler entre une zone de préhension et une zone de dépôt. Comme montré plus en détail aux figures 3 et 4, les tronçons de 15 colonne 2a, 2b et 2c sont constitués par des caissons métalliques ayant des sections transversales en C de dimensions différentes mais emboités les uns dans les autres et sont disposés de manière que celui 2a de plus grande section constitue l'élément fixe, c'est-à-dire non déplacable verticalement, et que celui 2c, de plus petite section, porte les moyens de préhension 6. L'élément intermédiaire 20 2b présente une section intermédiaire et coulisse dans le tronçon 2a, tout en recevant le tronçon 2c qui coulisse dans sa cavité. Ces mêmes figures montrent que sur les tronçons intermédiaire 2b et inférieur 2c sont fixées, par des vis 7, des glissières verticales 8. Ces dernières sont à l'extérieur et en saillie des faces des ailes 2b1 et 2c1 de ces tronçons, mais 25 aussi de leurs âmes 2b2 et 2c2. Les glissières coulissent dans des patins 9 qui sont fixés par des vis 10 contre, respectivement, les faces internes des ailes 2a1 et 2b1 et des âmes 2a2 et 2b2, des éléments, respectivement, supérieur 2a et intermédiaire 2b. La figure 3 montre que les patins 9 sont disposés par paire, à proximité de l'extrémité inférieure de chacun des tronçons 2a et 2b, et que dans 30 chaque paire les deux patins coopérant avec la même glissières 8 sont espacés d'une valeur au moins égale à leur longueur. La figure 1 montre que les moyens moteurs régissant les mouvements verticaux des composants déplaçables de la colonne comprennent : - un palan motorisé 12, dont le carter est suspendu au toit 4a du 35 boîtier 4, un cable 13 enroulé sur le tambour 12a de ce palan et dont l'extrémité libre est munie d'un crochet 14, 2907440 5 - et un axe transversal 15, porté par le tronçon inférieur 2c et sur lequel est accroché le crochet 14. Dans la forme d'exécution représentée, les caissons 2a, 2b et 2c constituant les tronçons de colonne sont disposés de manière que leur ouverture 5 centrale 16 soit tournée vers le poste de commande A, de façon que l'opérateur puisse voir les mouvements du cable 13 pendant le fonctionnement du manipulateur et puisse, pendant les phases de maintenance, accéder aisément au cable et aux moyens et circuits disposés dans els caissons. Le manipulateur est équipé d'un tableau de commande 20 qui est formé 10 par un cadre transversal 22 fixé à l'extrémité inférieure d'un montant 23 lié au tronçon supérieur 2a. Cette liaison est assurée, d'une part, par une barette 24, s'étendant tranversalement sur les retours 2c3 et liée elle-même a un coude extrême 23a du montant 23, et, d'autre part, par deux entretoises 25 reliant le montant 23 aux faces latérales 2c1 du caison. 15 Les figures 1 et 2 montrent que les entretoises 25 sont disposées au dessous de la barette 24 et près de l'extrémité inférieur du tronçon 2c, alors que la barette 24 est disposée presque à mi hauteur du même tronçon. Le cadre 22 du tableau de commande supporte deux plaquettes 26 disposée de part et d'autre du montant 23 et délimitant, avec chacun des cotés 20 verticaux 22a du cadre, un espace 27 permettant le passage de la main de l'opérateur. Ainsi pour déplacer la colonne, l'opérateur peut saisir à pleine main et avec chacune des deux mains chacun des cotés 22a du cadre et, par le montant 23, puis par la barette 24 et les entretoises 25, transmettre au tronçon 2a et à la 25 structure porteuse, l'effort nécessaire au déplacement voulu pour amener les moyens de préhension 6 a udessus de la pièce à manipuler. La figure 2 montre que les plaquettes 26 portent les moyens de commande et, par exemple : le boitier de commande 28 du palan 12, relié à ce palan par un 30 cable conducteur 29, des contacteurs 30 d'arret complet des mouvements, disposés de chaque coté du montant 23, un contacteur 32 de fonctionnement des moyens de préhension, -et un contacteur 33 de fonctionnement de moyens de freinage ou de 35 blocage d'une fonction, par exemple,commande des freins de blocage des bras 5a et 5b de la potence 5. Avec ce manipulateur, lorsque les moyens de préhension sont positionnés au dessus de la charge et que l'opérateur commande, à partir du 2907440 6 tableau 20, l'abaissement des moyens de préhension 6, par détélescopage des tronçons 2b et 2c, cet opérateur n'a pas à suivre physiquement le mouvement d'abaissement, pas plus d'ailleurs que le mouvement inverse lors de la remontée de la charge. II en résulte qu'il est soumis à une moins grande fatigue et que sont 5 supprimés tous les risques d'accidentd musculaires ou du rachis. La platine 3 de la colonne est fixée sur le boîtier 4 soit directement, soit avec interposition d'une couroone à billes, non représentée, donnant un degré de liberté supplémentaire. La description qui précède fait référence à une colonne à trois tronçons 10 mais il est évident que l'invention s'applique également aux colonnes ayant plus de trois composants et à celles n'en ayant que deux. De même, l'invention est indépendante de la structure porteuse qui peut être constituée par une potence, par un portique déplaçable, par le chariot déplaçable transversalement d'un pont roulant déplaçable longitudinalement, ou 15 par deux chariots à mouvements croisés, comme montrés aux figures 5 et 6. Dans cette forme de réalisation des figures 5 et 6, la platine 3 de la colonne est supportée par une couronne à billes 35 portée par un châssis 36. Ce dernier forme le corps d'un chariot tranversal 37 sur lequel sont articulés, par des axes 38, au moins quatre biellettes verticales 39 (figure 6) porteuses chacune 20 d'une paire de galets 40. Chaque paire de galets 40 repose sur les retours internes 41a des ailes de rails en C 41 qui sont disposés transversalement. Chaque rail 41 est suspendu, par des balancelles 42, fixées à chacune de ses extrémités, sur le châssis 43 d'un chariot longitudinal 44 déplaçable longitudinalement sur des rails 46. REVENDICATIONS 1.) Manipulateur de charges à colonne télescopique dont la colonne est composée de plusieurs tronçons (2a, 2b ou 2c), dont un tronçon supérieur (2a), fixé sur la platine (3) d'une structure porteuse (5), pivotante ou déplaçable par un ou deux chariots, et un tronçon inférieur (2c) équipé de moyens (6) de préhension de la charge, tels que crochet, pince, mandrin expansible, ce tronçon (2c) étant monté coulissant par rapport au tronçon (2a ou 2b) qui le porte et étant relié à des moyens moteurs (12 à 15) aptes à la déplacer verticalement dans les deux sens, les dits moyens moteurs étant commandés par un tableau de commande (20) porté par la colonne caractérisé en ce que le tableau de commande (20) est porté par le tronçon supérieur (2a) de la colonne, non déplaçable verticalement, et les différents tronçons de colonne (2a,2b et 2c) sont constitués par des caissons métallique qui, emboîtés les uns dans les autres, ont une section transversale en C. 2.) Manipulateur de charges à colonne télescopique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les caissons des tronçons (2a, 2b et 2c) sont orientés de manière que leurs ouvertures (16) débouchent du coté du tableau de commande A, et sont disposés de manière que celui de plus grande section constitue le tronçon fixe (2a) et que celui de plus petite section (2c) porte les moyens de préhension de la charge. 3.) Manipulateur de charges à colonne télescopique selon l'ensemble des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le tableau de commande (20) est disposé à l'extrémité inférieure d'un montant vertical (23) dont l'extrémité supérieure (23a) est coudée en direction de la colonne et est fixée sur son tronçon supérieur (2a), d'une part, par une barette (24) s'étendant tranversalement sur les deux retours (2c3) des ailes du caisson et, d'autre part, par des entretoises latérales (25) reliant le montant (23) aux faces externes des ailes (2c1) du tronçon. 4.) Manipulateur de charges à colonne télescopique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tableau de commande (20) est constitué par un cadre métallique (22) s'étendant transversalement de part et d'autre du montant vertical (23) et dont les cotés verticaux (22a) forment des bras de manipulation, ce cadre portant les moyens de commande (28, 30, 32 et 33) des moyens (12) assurant le télescopage de la colonne, des moyens (6) de préhension de la charge, et des moyens (5) assurant le déplacement et le blocage de la colonne sur sa structure porteuse. 2907440 8 5.) Manipulateur de charges à colonne télescopique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens moteurs assurant le télescopage de la colonne sont constitués par un palan motorisé (12) disposé dans un boîtier (4) porté par la platine horizontale (3) liée à la colonne, le câble 5 (13) de ce palan traversant longitudinalement les tronçons (2a, 2b et 2c) de colonne et étant accroché par son extrémité (14) à un axe transversal (15) solidaire du tronçon inférieur (2c) de la colonne. 6.) Manipulateur de charges à colonne télescopique selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans une colonne à deux (2a, 2b) ou 10 trois tronçons (2a, 2b et 2c) de colonne, chaque tronçon (2b et/ou 2c) déplaçable verticalement comporte, en saillie de chacune des faces externes de ses ailes (2b1, 2c1) et de son âme (2b2, 2c2) et , une glissière verticale (8) montée coulissante dans au moins une paire de patins (9) de guidage en translation, ces patins étant fixés contre les faces internes, respectivement des 15 ailes (2a1, 2b1) et de l'âme (2a2, 2b2), du tronçon de plus grande section, fixe (2a) ou déplaçable (2b), dans lequel il coulisse.