Brevet FR3000313A1 — publié le 20140627

SYSTEME DE TRANSFERT D'ENERGIE ELECTRIQUE ET DE DONNEES ENTRE DEUX UNITES MOBILES L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine technique général des systèmes pour assurer un transfert d'énergie électrique et un transfert de données entre deux unités susceptibles d'accomplir un mouvement relatif guidé l'un par rapport à l'autre. lo ETAT DE LA TECHNIQUE Dans l'industrie, de nombreux dispositifs - comme par exemple les dispositifs de levage pour charge lourde - sont composés : - d'une piste de déplacement définie par exemple par des rails de guidage, 15 - d'une unité fixe telle qu'une cabine de pilotage, et - d'une unité mobile entre deux positions limites telle qu'un chariot de manutention. Il peut être nécessaire de transférer entre les unités fixe et mobile de l'énergie et des zo données de mesure ou de commande. On connaît des systèmes de transfert d'énergie et de données entre deux unités mobiles l'un par rapport à l'autre. 25 Un exemple d'un tel système de transfert d'énergie et de données comprend une guirlande électrique connectée entre les unités fixe et mobile. Cette guirlande électrique est constituée d'une nappe de câbles électriquement conducteurs. Certains des câbles sont dédiés à l'alimentation électrique de l'unité mobile, d'autres permettent la transmission de données entre le l'unité mobile et l'unité fixe. 30 Des festons mobiles en translation le long d'un des rails de guidage permettent de supporter la guirlande électrique. Ces festons sont fixés sur la guirlande électrique de sorte que celle-ci forme des plis librement suspendus entre deux festons successifs. Un tel système se déploie et se replie en fonction de la position de l'unité mobile sur le même principe que le soufflet d'un accordéon. Lorsque l'unité mobile est proche de l'unité fixe, les festons sont proches les uns des autres de sorte que la guirlande forme des plis de grande amplitude. Lorsque l'unité mobile s'éloigne de l'unité fixe, les festons s'éloignent les uns des autres de sorte que la guirlande se déploie. Un inconvénient d'un tel système de transfert est lié la fréquence avec laquelle les câbles de la guirlande subissent des changements de forme, puisque celle-ci est repliée/déployée à chaque déplacement de l'unité mobile. Ceci induit des problèmes d'usure de la guirlande électrique préjudiciable au fonctionnement du système. Un autre inconvénient de ce système de transfert concerne le poids de la guirlande électrique, qui impose l'utilisation d'éléments - comme les festons, les moyens d'ancrage etc. - de dimensions et de robustesse importantes. Ceci induit un surcoût de fabrication du système de transfert. Un autre exemple de système de transfert d'énergie et de données comprend : - des barres électriquement conductrices, - un guide d'ondes blindé, et - deux antennes radiofréquences associées respectivement à l'unité fixe et à l'unité mobile. Les barres électriquement conductrices permettent le transfert d'énergie électrique entre l'unité fixe et l'unité mobile. Le guide d'ondes et les antennes permettent le transfert de données entre l'unité fixe et l'unité mobile. Le guide d'ondes est composé d'un tube creux comprenant une fente s'étendant sur toute la longueur de celui-ci. L'antenne associée à l'unité fixe est positionnée à une extrémité du guide d'ondes. L'antenne associée à l'unité mobile s'étend à l'intérieur du guide d'ondes, au niveau de la fente, perpendiculairement à un axe longitudinal du guide d'ondes. Le principe de fonctionnement d'un tel système de transfert est le suivant. Les unités fixe et mobile communiquent par l'intermédiaire de leurs antennes associées. Lorsque l'unité mobile se déplace, son antenne associée se déplace à l'intérieur du guide d'ondes le long de la fente ménagée dans celui-ci. Un inconvénient de ce système de transfert est qu'il nécessite une grande précision dans le montage du guide d'ondes et de l'antenne associée à l'unité mobile. Un autre inconvénient de ce système de transfert concerne les risques d'usure rapide liés aux frottements entre l'antenne associée à l'unité mobile et les parois de la fente lors du déplacement de l'unité mobile. Enfin, un dernier inconvénient des deux systèmes de transfert précités concerne la qualité des signaux transférés. En effet, ces systèmes de transfert sont destinés à être utilisés dans un environnement industriel où le transfert de signaux peut être perturbé par des parasites extérieurs. Or: - il est très difficile d'obtenir un blindage efficace des câbles de la guirlande dédiés au transfert de données, - il est impossible de rendre le guide d'ondes « hermétique » aux signaux parasites du fait de la présence de la fente le long de laquelle circule l'antenne associée à l'unité mobile. Un but de la présente invention est de proposer un système de transfert d'énergie et de données permettant de pallier au moins l'un des inconvénients précités. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention propose un système de transfert d'énergie et de données entre des première et deuxième unités susceptibles d'accomplir un mouvement relatif guidé l'une par rapport à l'autre, la première unité dite mobile étant apte à se déplacer sur un chemin de déplacement, système remarquable en ce qu'il comprend au moins un enrouleur-dérouleur de câble à fibres optiques incluant une ou plusieurs fibres optiques pour la transmission de données entre les première et deuxième unités, une première extrémité du câble optique étant couplée à la première unité et une deuxième extrémité du câble étant couplée à la deuxième unité, et une liaison de puissance entre les deux unités. Dans un mode de réalisation, la liaison de puissance comprend au moins une barre conductrice électriquement s'étendant le long du chemin de déplacement entre des première et deuxième positions extrêmes de la première unité, ladite une barre conductrice au moins prévue étant connectée électriquement à une source d'alimentation électrique pour fournir de l'énergie à la première unité, ladite barre électriquement conductrice étant positionnée de sorte à venir en contact avec au moins un élément de couplage électriquement conducteur de la première unité. L'enrouleur-dérouleur peut être fixé sur la première unité. En variante, l'enrouleur- dérouleur peut être fixé sur la deuxième unité. Avantageusement, le système peut comprendre au moins un convertisseur électrooptique relié à la première unité mobile et au moins un convertisseur électro-optique relié à la deuxième unité. Le système peut également comprendre au moins un support de câble destiné à recevoir le câble à fibres optiques se dévidant de l'enrouleur-dérouleur, ledit support s'étendant le long du chemin de déplacement de la première unité mobile. Dans ce cas, le support de câble peut définir une zone d'appui allongée. Dans certaines variantes de réalisation, ce support de câble peut comprendre un ensemble de rouleaux dont les axes de rotation s'étendent généralement transversalement à une direction de déplacement de la première unité. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue au regard des dessins annexés sur lesquels les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques de deux modes de réalisation d'un dispositif de transfert d'énergie et de données. DESCRIPTION DETAILLEE On va maintenant décrire plus en détail un système de transfert de données et d'énergie selon l'invention en référence aux figures 1 et 2. Dans ces figures, le système de transfert est décrit en relation avec une pour le déplacement de conteneur, telle qu'une grue de port maritime permettant le chargement et le déchargement de conteneurs de bateaux. La grue comprend un bâti 1 et deux unités 2, 3 respectivement mobile et fixe. 113 1. Bâti Le bâti 1 comprend une base 11 supportant deux organes tubulaires de guidage 12 côte-à-côte incluant des pistes de déplacement le long desquelles se déplace l'unité mobile 2. 15 Des entretoises (non visibles) assurent un écartement constant des organes tubulaires 12. Le bâti 1 peut également comprendre une crémaillère (non représentée) fixée à l'un 20 des organes tubulaires 12 et s'étendant parallèlement audit organe tubulaire sur toute la longueur de celui-ci. Cette crémaillère est destinée à coopérer avec un pignon associé à des moyens moteurs de l'unité mobile 2 pour induire son déplacement le long des pistes de déplacement. 25 2. Unité mobile L'unité mobile 2 comprend des moyens de roulage - tels que des galets - destinés à coopérer avec les pistes de déplacement des organes tubulaires 12. 30 L'unité mobile 2 comprend également des moyens moteurs - incluant au moins un moteur électrique - pour permettre son déplacement le long des organes tubulaires. Les moyens moteurs peuvent être connectés à un pignon dans le cas où le bâti 1 comprend une crémaillère. En variante, les moyens moteurs peuvent être connectés aux moyens de roulage de l'unité mobile 2. L'unité mobile 2 peut comprendre un contrôleur destiné à être piloté par l'unité fixe 3. Plus précisément, le contrôleur permet d'exécuter des commandes émises par l'unité fixe 3 telles que des commandes de mesure ou des commandes de déplacement. 3. Unité fixe L'unité fixe 3 comprend des moyens de commande (clavier, boutons, joystick, etc.) permettant à un utilisateur de sélectionner une commande, comme une commande 10 de déplacement, une commande de mesure ou tout autre type de commande pouvant être mise en oeuvre par l'unité mobile. L'unité fixe 3 peut également comprendre une source d'énergie électrique pour l'alimentation en énergie électrique de l'unité mobile 2, ou être reliée à une telle 15 source. 4. Système de transfert d'énergie et de données 4.1. Transfert d'énergie 20 Le système de transfert d'énergie et de données peut comprendre une (ou plusieurs) barre(s) électriquement conductrice(s) 41 pour alimenter l'unité mobile 2 en énergie électrique. Des moyens de fixation sont montés sur l'un et/ou l'autre des organes tubulaires 12. 25 Ces moyens de fixation sont par exemple du type décrit dans le document EP 0 167 427. Les moyens de fixation permettent de suspendre la (ou les) barre(s) électriquement conductrice(s) 41 aux organes tubulaires 12. Chaque barre électriquement conductrice 41 est connectée à une source d'énergie 30 électrique, éventuellement intégrée à (ou connectée à) l'unité fixe 3. Chaque barre électriquement conductrice 41 est également en contact avec l'unité mobile 2 par l'intermédiaire d'un (ou plusieurs) patin(s) métallique(s) connecté(s) électriquement aux moyens moteurs de l'unité mobile 2. De préférence, quatre barres électriquement conductrices 41 sont suspendues aux moyens de fixation pour permettre l'alimentation de l'unité mobile 2 en courant triphasé. Toutefois, le système de transfert peut comprendre un plus grand (ou un plus petit) nombre de barres électriquement conductrices 41. 4.2. Transfert de données Le système de transfert comprend également un enrouleur-dérouleur 42 de câble à fibres optiques pour transférer des données entre les unités fixe et mobile 2, 3. L'enrouleur-dérouleur 42 comporte un support fixe et un tambour présentant une zone d'enroulement du câble à fibres optiques, ledit tambour étant monté tournant sur un axe monté sur le support fixe. Le câble à fibres optiques comporte une ou plusieurs fibres optiques pour la transmission de données. L'enrouleur-dérouleur 42 de câble à fibres optiques est par exemple du type décrit dans le document FR 2 865 860 ou de tout autre type connu de l'homme du métier. L'enrouleur-dérouleur 42 peut être monté sur l'unité mobile 2 comme illustré à la figure 1. En variante, l'enrouleur-dérouleur 42 peut être monté sur l'unité fixe 3, comme illustré à la figure 2. Le choix de la fixation de l'enrouleur-dérouleur 42 sur l'une ou l'autre des unités 2, 3 est fonction notamment des contraintes liées à l'encombrement des différents éléments. Avantageusement, le système de transfert peut comprendre des convertisseurs électro-optiques 43 au niveau des unités fixe et mobile 2, 3. Ceci permet d'adapter le système de transfert d'énergie et de données selon l'invention aux unités fixe et mobile existantes échangeant des signaux électriques de commande. Bien entendu, lorsque les unités fixe et mobile 2, 3 sont adaptées pour échanger des signaux optiques de commande, le système de transfert d'énergie et de données ne comprend pas de tels convertisseurs électro-optiques 43. Chaque convertisseur électro-optique 43 permet de convertir des signaux lumineux en signaux électriques d'une part, et des signaux électriques en signaux lumineux d'autre part. Un premier convertisseur électro-optique 43 peut être fixé à l'unité mobile 2 et un deuxième convertisseur électro-optique 43 peut être fixé sur l'unité fixe 3. Le système de transfert peut également comprendre un support de dépose de câble 44, notamment lorsque le chemin de déplacement de l'unité mobile 2 n'est pas vertical. Ce support de dépose 44, ici un rail, est destiné à recevoir le câble à fibres optiques se dévidant de l'enrouleur-dérouleur 42. Ceci permet d'une part d'éviter qu'une force trop importante soit exercée par la portion de câble dévidé de l'enrouleur-dérouleur 42, notamment du fait de la gravité. Ceci permet également d'éviter que la portion de câble dévidé de l'enrouleur-dérouleur 42 ne pende. 15 Le rail de dépose 44 s'étend entre les unités fixe et mobile 2, 3 sur toute la longueur du chemin de déplacement de l'unité mobile 2, parallèlement à la (ou les) barre(s) conductrice(s) 41. 20 Le rail de dépose 44 peut être solidaire de la barre conductrice 41 et consister par exemple en une gorge ménagée dans celle-ci. En variante, le rail 44 peut être distant de la barre conductrice 41. En plus (ou à la place) du rail de dépose 44, le système de transfert peut comporter 25 un support incluant des rouleaux dont les axes de rotation s'étendent perpendiculairement à une direction de déplacement de l'unité mobile, lesdits rouleaux étant destinés à supporter le câble à fibres optiques. Cette solution peut être avantageuse notamment lorsque le chemin de déplacement de l'unité mobile n'est pas rectiligne. 30 5. Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement du système de transfert d'énergie et de données est le suivant. Lors du déplacement de l'unité mobile 2 le long des organes tubulaires de guidage11, le (ou les) patin(s) fixé(s) à l'unité mobile 2 se déplace(nt) le long de la (ou des) barre(s) électriquement conductrice(s) 41 connectée(s) à la source d'énergie électrique, ce qui permet l'alimentation des moyens moteurs en énergie électrique. A mesure que l'unité mobile 2 s'éloigne de l'unité fixe 3, l'enrouleur-dérouleur 42 fournit la longueur de câble nécessaire entre les unités fixe et mobile 2, 3 : le câble à fibres optiques se dévide de l'enrouleur-dérouleur 42 et se dépose dans le rail de dépose 44. Inversement, lorsque l'unité mobile 2 se rapproche de l'unité fixe 3, l'enrouleur-dérouleur 42 absorbe l'excédent de câble : le câble à fibres optiques s'envide dans l'enrouleur-dérouleur 42 et est stocké sur le tambour de celui-ci. L'enrouleur-dérouleur 42 de câble à fibres optiques permet d'établir une liaison optique entre l'unité fixe 3 et l'unité mobile 2 pour la transmission de données entre ces unités. Les données transmises par l'intermédiaire du câble à fibres optiques ne sont pas sensibles aux perturbations extérieures de sorte que la transmission de données n'est pas perturbée par des parasites. 6. Variantes Le lecteur aura compris que de nombreuses variantes peuvent être apportées au système de transfert décrit ci-dessus en fonction de l'application visée. a. Par exemple, alors que le système de transfert décrit ci-dessus comprend une unité fixe incluant des moyens de commande et une unité mobile incluant des moyens moteurs, on peut prévoir en variante un système de transfert utilisé entre une unité fixe incluant des moyens moteurs et une unité mobile incluant des moyens de commande (par exemple un ensemble composé d'un local technique fixe et d'une cabine d'ascenseur avec un clavier ou des boutons de commande). Dans ce cas, un utilisateur de l'unité mobile effectue une sélection sur les moyens de commande de l'unité mobile : par exemple l'utilisateur sélectionne un étage où il souhaite se rendre sur un clavier de la cabine d'ascenseur mobile. La commande saisie par l'utilisateur est transmise vers l'unité fixe. Un contrôleur de l'unité fixe exécute cette commande, par exemple en actionnant les moyens moteurs pour induire un déplacement de l'unité mobile : par exemple le local technique actionne un moteur pour déplacer la cabine d'ascenseur jusqu'à l'étage souhaité. b. Alors que dans la description qui précède le système de transfert comprend une barre électriquement conductrice pour la transmission de l'énergie électrique, cette barre électriquement conductrice peut être remplacée par un autre élément électriquement conducteur tel qu'un câble électriquement conducteur. c. Enfin, même si le système de transfert de données et d'énergie a été décrit en référence à une unité fixe et une unité mobile, celui-ci pourrait être utilisé pour la transmission de données et d'énergie entre deux unités mobiles. Par ailleurs, le système de transfert pourrait comprendre plus d'un enrouleur-dérouleur. 7. Référence 1 bâti, 2 unité mobile, 3 unité fixe, 11 base, 12 organe tubulaire, 41 barre électriquement conductrice, 42 enrouleur-dérouleur de câble à fibres optiques, 43 convertisseur électro-optique, 44 rail de dépose de câble. REVENDICATIONS1. Système de transfert d'énergie et de données entre des première et deuxième unités (2, 3) susceptibles d'accomplir un mouvement relatif guidé l'une par rapport à l'autre, la première unité (2) dite mobile étant apte à se déplacer sur un chemin de déplacement, système caractérisé en ce qu'il comprend au moins un enrouleur-dérouleur (42) de câble à fibres optiques incluant une ou plusieurs fibres optiques pour la transmission de données entre les première et deuxième unités (2, 3), une première extrémité du câble optique étant couplée à la première unité (2) et une deuxième extrémité du câble étant couplée à la deuxième unité (3), et une liaison de puissance entre les deux unités. 2. Système de transfert selon la revendication 1, dans lequel la liaison de puissance 15 comprend au moins une barre conductrice électriquement (41) s'étendant le long du chemin de déplacement entre des première et deuxième positions extrêmes de la première unité (2), ladite une barre conductrice (41) au moins prévue étant connectée électriquement à une source d'alimentation électrique pour fournir de l'énergie à la première unité (2), ladite barre électriquement conductrice (41) étant 20 positionnée de sorte à venir en contact avec au moins un élément de couplage électriquement conducteur de la première unité (2). 3. Système de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'enrouleur-dérouleur (42) est fixé sur la première unité (2). 25 4. Système de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'enrouleur-dérouleur (42) est fixé sur la deuxième unité (3). 5. Système de transfert selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel 30 comprend en outre au moins un convertisseur électro-optique (43) relié à la première unité mobile (2) et au moins un convertisseur électro-optique (43) relié à la deuxième unité (3). 6. Système de transfert selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend au moins un support de câble (44) destiné à recevoir le câble à fibres optiques se dévidant de l'enrouleur-dérouleur (42), ledit support s'étendant le long du chemin de déplacement de la première unité mobile (2). 7. Système de transfert selon la revendication 6, dans lequel le support de câble définit une zone d'appui allongée. 8. Système de transfert selon la revendication 6, dans lequel le support de câble comprend un ensemble de rouleaux dont les axes de rotation s'étendent généralement transversalement à une direction de déplacement de la première unité.