INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention se rapporte également à une grue comprenant un système de pilotage tel que précédemment décrit.
L’invention se rapporte également à un procédé de pilotage pour un pilotage en travail d’une grue, comprenant au moins : - une étape de pilotage dans laquelle un grutier pilote des mouvements de déplacement d’une charge par la grue sur une interface de pilotage ; - une étape de réception de signaux de pilotage en provenance de l’interface de pilotage par un système de contrôle-commande raccordé à l’interface de pilotage ; - une étape de génération par le système de contrôle-commande d’ordres de pilotage en fonction desdits signaux de pilotage ; - une étape de transmission des ordres de pilotage à des variateurs de vitesse qui sont raccordés au système de contrôle-commande et à des actionneurs de travail assurant les mouvements de déplacement de la charge ; - une étape de commande dans laquelle les variateurs de vitesse transmettent aux actionneurs de travail des consignes de vitesse en fonction des ordres de pilotage ; le procédé de pilotage étant remarquable en ce que l’un au moins des variateurs de vitesse, dit variateur commun, est raccordé à au moins deux actionneurs de travail, dits actionneurs mutualisés, parmi les actionneurs de travail, par l’intermédiaire d’un relais de répartition, et en ce qu’il comprend une étape de commutation dans lequel ledit relais de répartition est piloté pour relier alternativement le variateur commun avec chacun des au moins deux actionneurs mutualisés, de sorte que les au moins deux actionneurs mutualisés fonctionnent alternativement.
est une vue schématique simplifiée d’une grue à flèche distributrice ;
est une vue schématique simplifiée d’une grue à flèche relevable ;
est une vue schématique illustrant un premier exemple de système de pilotage pour lequel la sortie du système de contrôle-commande est raccordé à un variateur de vitesse conventionnel pilotant un actionneur de travail, et à un variateur commun pilotant alternativement deux actionneurs de travail par l’intermédiaire d’un relais de répartition ;
est une vue schématique illustrant un second exemple de système de pilotage pour lequel la sortie du système de contrôle-commande est raccordé à un variateur commun pilotant deux mutualisés par l’intermédiaire d’un relais de répartition, et à un autre variateur commun pilotant alternativement lui-aussi deux actionneurs mutualisés par l’intermédiaire d’un autre relais de répartition ;
est une vue schématique équivalente à la lorsque le système de pilotage est intégré à une grue à flèche distributrice, et pour lequel les actionneurs mutualisés correspondent à un actionneur de translation, un actionneur d’orientation, un actionneur de levage, et à un actionneur de distribution, avec les quatre actionneurs mutualisés groupés par groupes de deux raccordés à un variateur commun tels que les deux regroupements s’inscrivent dans une logique de sécurité avec notamment une minimisation des risques de surcharge de la grue à flèche distributrice ;
est une vue schématique équivalente à la et la , pour laquelle les deux regroupements d’actionneurs mutualisés s’inscrivent dans une logique d’optimisation des performances de la grue à flèche distributrice ;
est une vue schématique équivalente à la lorsque le système de pilotage est intégré à une grue à flèche relevable, et pour lequel les actionneurs mutualisés correspondent à un actionneur de translation, un actionneur d’orientation, un actionneur de levage, et à un actionneur de relevage de flèche, avec les quatre actionneurs mutualisés groupés par groupes de deux raccordés à un variateur commun tels que les deux regroupements s’inscrivent dans une logique de compromis entre performance opérationnelle et sécurité.
Le système de pilotage 1 proposé par l’invention est concevable pour une grue à flèche distributrice 100 et également une grue à flèche relevable 200, dont des schémas simplifiés sont respectivement illustrés dans les et .
Chacune des deux grues 100, 200 comprend un mât 102, 202 ; et un ensemble tournant mis en rotation autour d’un axe d’orientation, qui est d’extension verticale, au moyen d’une couronne d’orientation 108, 208 accouplée à au moins un moteur d’orientation, faisant que l’ensemble tournant balaie une zone circulaire autour de l’axe d’orientation.
L’ensemble tournant d’une grue à flèche distributrice 100 est formé par une flèche 105 et une contre-flèche 106 sensiblement alignées, et éventuellement un porte-flèche (ou poinçon) avec tirants 107.
Il est à noter qu’un entraînement direct de la première tige filetée 31 par le moteur électrique 27, à savoir sans réducteur, peut être retenu sans sortir du cadre de l’invention.
D’un point de vue structurel, la première tige comporte deux extrémités, dont une première extrémité d’accouplement au moteur électrique 31a, avantageusement par le biais du réducteur 39, et une deuxième extrémité libre 31b. La première tige 31 s’étend depuis sa première extrémité 31a jusqu’à sa deuxième extrémité 31b dans le sens S1 de déploiement du bras 16.
En particulier, la première tige 31 se présente sous la forme d’un corps cylindrique continu comportant deux parties, dont une première partie 40 de circonférence lisse qui s’étend depuis la première extrémité 31a et une deuxième partie 42 munie d’un filetage extérieur qui s’étend depuis la deuxième extrémité 31b. L’interface entre ces deux parties, localisée entre les deux extrémités 31a, 31b de cette première tige 31, définit un épaulement noté 44.
Il est entendu par filetage extérieur, un filetage qui est formé en paroi périphérique extérieure du corps de tige et qui dépasse vers l’extérieur suivant une direction radiale AY1, orthogonale à l’axe longitudinal de tige AX1.
La deuxième tige 32 s’étend longitudinalement de manière coaxiale avec la première tige 31, suivant un axe de tige respectif qui est aligné avec l’axe de tige AX1 de la première tige 31. Cette deuxième tige 32 s’étend depuis une première extrémité 32a jusqu’à une deuxième extrémité 32b dans le sens S1. Cette deuxième tige 32 se présente sous la forme d’un corps cylindrique creux dans lequel la première tige 31 s’étend partiellement.
Comme visible en détail aux figures 4 et 6, ce corps comprend trois parties formant une continuité de matière et dont une première partie 46 s’étend depuis la première extrémité 32a, une deuxième partie 48 s’étend depuis la deuxième extrémité 32b, et une troisième partie 50 d’interface qui s’étend entre les première et deuxième parties 46, 48. Cette troisième partie 50 s’étend entre les première et deuxième extrémité 32a, 32b de la deuxième tige 32.
La première partie 46 est délimitée radialement par une paroi extérieure et une paroi intérieure. La paroi extérieure de cette première partie 46 peut être lisse tandis que sa paroi intérieure est munie d’un filetage intérieur, aussi appelé taraudage. Il est entendu par filetage intérieur, un filetage qui est formé en paroi intérieure et qui dépasse vers l’axe longitudinal de tige AX1 suivant la direction radiale AY1. En particulier, cette première partie 46 de deuxième tige 32 chevauche, le long de son étendue longitudinale, la paroi extérieure de deuxième partie 42 de première tige 31. Au niveau de ce chevauchement, les filetages extérieur et intérieur respectifs des parties 42 et 46 de tiges 31, 32 coopèrent.
La deuxième partie 48 de deuxième tige 32 est délimitée radialement par une paroi extérieure et une paroi intérieure. La paroi extérieure de cette deuxième partie 48 est munie d’un filetage extérieur, tandis que sa paroi intérieure peut être lisse.
Enfin, la troisième partie 50 de deuxième tige 32 est délimitée radialement par des parois extérieure et intérieure peuvent être lisses.
Ces deuxième et troisième parties 48, 50 de deuxième tige 32 sont conformées chacune avec un diamètre intérieur, à savoir un diamètre mesuré au niveau de leur paroi intérieure respective, qui est supérieur au diamètre extérieur de la deuxième partie 42 de première tige 31.
Dans la description des corps de première et de deuxième tiges 31, 32 qui précède, certaines parois sont décrites comme pouvant présenter un caractère lisse. En pratique, il est privilégié une surface lisse pour ces parois étant donné qu’elles ne sont pas le siège d’interactions particulières dans le fonctionnement du convertisseur de mouvement 30. Néanmoins, ce caractère lisse n’est pas limitatif.
Le palier 36 entoure radialement la première partie 46 de la deuxième tige 32 en étant porté par un collier rigide 54, visible sur la , qui est fixé au premier tronçon 20 du bras 16. Ce palier 36 entoure radialement la deuxième tige 32 en étant également monté solidaire en translation longitudinale de cette deuxième tige 32. Dans l’exemple des figures, le maintien solidaire du palier 36 en translation longitudinale avec la deuxième tige 32 est assuré par deux surfaces de butées, dont : - une première surface de butée qui est constituée par une protubérance radiale 56 qui dépasse extérieurement de la paroi extérieure de la première partie 46 de deuxième tige ; et - une deuxième surface de butée qui est formée par un clip 58 logé dans une rainure formée en paroi extérieure de la première partie 46 de deuxième tige.
En ce qui concerne l’écrou 34, il entoure radialement la deuxième partie 48 de deuxième tige en étant fixé rigidement au deuxième tronçon 22 du bras 16. Cet écrou 34 comporte un filetage intérieur, autrement dit un taraudage, qui coopère avec le filetage extérieur de la deuxième partie 48 de la deuxième tige 32.
D’un point de vue cinématique, la deuxième tige 32 est installée en tant que telle à deux degrés de liberté, en ayant à la fois une capacité de translation longitudinale et une capacité de rotation autour de son axe. Cette deuxième tige 32 est portée conjointement par la première tige 31 et l’écrou 34 avec lesquels elle coopère par filetage, et par le palier 36 de guidage en rotation.
Quand le moteur électrique 27 est activé pour entraîner en rotation la première tige 31, la coopération de filetages à la fois entre les première et deuxième tiges 31, 32 et entre la deuxième tige 32 et l’écrou 34, sont susceptibles dans le même temps de conduire à deux résultats, à savoir : - une mise en rotation pure de la deuxième tige 32 autour de son axe, ce qui conduit à un déplacement de l’écrou 34 le long de la deuxième partie 48 de cette deuxième tige 32 par vissage/dévissage de cet écrou. Il s’ensuit une translation par l’écrou 34 du deuxième tronçon 22 relativement au premier tronçon 20 ; - une translation longitudinale pure de la deuxième tige 22 par vissage/dévissage de la deuxième tige 32 sur la première tige 31, et plus spécifiquement par vissage/dévissage de la première partie 46 de la deuxième tige 2 sur la deuxième partie 42 de première tige 31.
Une telle translation longitudinale de la deuxième tige 32 le long de la première tige 31 est rendue possible du fait que le diamètre intérieur mesuré au niveau des deuxième et troisième parties 48, 50 de deuxième tige est supérieur au diamètre extérieur de la deuxième partie 42 de première tige.
La deuxième tige 32 est judicieusement conformée de manière que l’écrou 34 ne puisse pas translater dans le sens opposé à S1 au-delà de la position intermédiaire I. Avantageusement, une gorge de dégagement 86 est formée à cet effet sur la deuxième tige 32, entre son filetage extérieur et les orifices 60, de sorte que l’écrou 34 arrive en butée contre le flanc de cette gorge 86 en position intermédiaire I.
En référence aux figures 5 et 6, va être expliqué la cinématique de transition d’un réglage de confort à un réglage d’ergonomie du bras 16 lors d’une rétraction de l’écrou 64
Lors d’une rétractation du volant durant le réglage de confort, l’écrou 34 translate le long de la deuxième tige 32 vers la position intermédiaire I dans le sens opposé à S1, en réponse à une rotation pure de la deuxième tige 32. Avant d’atteindre sa position intermédiaire I, l’écrou 34 arrive en appui contre la bague 64 qui est maintenue en position de blocage par le ressort 66. La première tige 31 étant toujours entraînée en rotation par le moteur, l’écrou 34 continue à se déplacer vers la position intermédiaire I en emportant la bague 64 dans son mouvement tout en comprimant le ressort 66.
En déplaçant la bague 64 dans le sens opposé à la sollicitation du ressort 66, il s’ensuit que l’espace radial mesuré entre la paroi extérieure de deuxième tige 32 et la paroi intérieure 70i de bague 64 croit à mesure que l’écrou 34 approche de la position intermédiaire I. Etant donné le caractère évasé de la bague en paroi radiale intérieur 70i, les billes 62 sont en capacité de se déplacer radialement vers l’extérieur jusqu’à ne plus former un obstacle à l’embout 68 : la deuxième tige 32 devient libre de translater sur la première tige 31.
Ainsi, lors d’une rétractation du volant, l’arrivée en position intermédiaire I de l’écrou 34 a pour résultante que : - une rotation de la deuxième tige 32 n’est plus possible, entendu que l’écrou 34 est en fin de course de déplacement le long de cette deuxième tige 32 ; et - une translation de la deuxième tige 32 est autorisée par le système de restriction sélective 38.
La transition entre rotation pure et translation pure de la deuxième tige 32 a été expliquée comme relevant d’un évènement ponctuel, marqué par l’arrivée en position intermédiaire I de l’écrou 34 lors d’une rétractation du bras 16. En pratique, cette transition est progressive : quand la bague 64 est déplacée dans le sens opposé au sens de déploiement S1 par l’écrou 34, la deuxième tige 32 va adopter un comportement qui combine des petits déplacements en rotation et en translation. A des fins de compréhension, considérons un découpage séquencé du mouvement. Lorsque la bague 64 est déplacée par l’écrou 34 en réponse à une rotation de la deuxième tige 32, elle libère radialement de la place aux billes 62. Cet espace libéré pour les billes autorise la deuxième tige 32 à se déplacer en translation dans le sens opposé au sens S1, ce qui a pour effet un repoussement des billes radialement vers l’extérieur par le deuxième tronc de cône 82 qui forme une rampe. Cette translation cesse une fois que les billes 62 sont enserrées entre le deuxième tronc de cône 82 et la paroi intérieure 70i de bague. Cette séquence de déplacement de la bague 64 par rotation de la deuxième tige 32 suivi d’une translation de la deuxième tige s’opère de manière cyclique et continue jusqu’au moment où l’écrou 34 arrive en position intermédiaire I. Dans cette position, illustrée en détail sur la , la paroi intérieure 70i de la bague 64 est assez éloignée de la deuxième tige 32 pour la grande base 81 de l’embout 68 puisse se tenir dans l’alignement radial des billes 62.
Une fois l’écrou 34 en position intermédiaire I, la rétractation du volant se poursuit par la translation de la deuxième tige 32 dans le sens opposé à S1 en réponse à la rotation de la première tige 31 par le moteur électrique 27. Cette deuxième tige 32 emporte l’écrou 34 en translation depuis la position intermédiaire I jusqu’à une position d’extremum notée R correspondant à la position de l’écrou 34 la plus reculée dans le sens S1. A noter que le ressort 66 et la bague 64 suivent le mouvement de translation de la deuxième tige 32 le long de la première tige 31. En particulier, le ressort 66 est maintenu comprimé par l’écrou 34.
La position R de l’écrou 34 marque l’état entièrement rétracté du bras 16, à savoir un état entièrement rétracté des premier et deuxième tronçons 20, 22. Comme il est compris, cette translation de la deuxième tige 32 depuis la position intermédiaire I jusqu’à la position R correspond à une rétractation du bras 16 par l’actionneur électromécanique 28 en réglage d’ergonomie, noté E.
Avantageusement, l’état entièrement rétracté du bras 16 correspond à une mise en butée de la première extrémité 32a de deuxième tige 32 contre l’épaulement 44 qui borne le filetage extérieur de la première tige 31, comme représenté à la . Il est à noter que l’invention n’est pas limitée à la formation d’un tel épaulement 44, l’état entièrement rétracté du bras 16 pouvant être marqué par une mise en appui de la deuxième tige 32 sur une autre surface prévue à cet effet. Autrement dit, la formation de l’épaulement 44 sur la première tige 31 n’est pas impératif et peut être substitué par un autre élément formant butée le long de la course de la deuxième tige 32.
La cinématique d’actionnement du bras 16 a été décrite dans le cas d’une rétraction sur la base des figures 3 à 6.
En considérant le bras 16 dans l’état entièrement rétracté, son déploiement consiste en entraîner en rotation la première tige 31 par le moteur électrique 27, dans le sens de rotation opposé au sens de rotation utilisé pour la rétraction.
Il est souhaité que le déploiement du bras 16 débute par un déplacement un seul bloc des premier et deuxième tronçons 20, 22 par rapport au corps de colonne 14 tel que défini pour le réglage d’ergonomie E, jusqu’à aboutir à l’état entièrement déployé du deuxième tronçon 22.
Néanmoins, tant que le premier tronçon 20 n’est pas entièrement déployé, la deuxième tige 32 est libre à la fois de translater le long de la première tige 31 et de tourner le long de son axe en réponse à une rotation du moteur électrique 27. En effet, la deuxième tige 32 est : - libre de tourner autour de son axe étant donné qu’une translation de l’écrou 34 est permise dans le sens S1 le long de la deuxième tige 32, depuis sa position intermédiaire I jusqu’à sa position déployée D ; et - libre de translater suivant S1 le long de la première tige 31 tant que la petite base 74a de l’embout 68 n’est pas en butée contre la deuxième tige 32.
Comme il est compris, tant que le première tronçon 20 du bras 16 n’est pas en position entièrement déployée, le système de restriction sélective 38 tel que décrit dans sa première variante n’interagit pas avec la deuxième tige 32 pour lui imposer un comportement particulier.
Cette particularité n’est cependant pas impactant dans le cadre de ce premier mode de réalisation. En effet, l’invention tire judicieusement avantage, en cas de déploiement du bras 16, de la différence de diamètres des tiges 31, 32 et de la différenciation opérée des pas de filetage, qui rendent naturellement prioritaire une translation pure de la deuxième tige 32 par rapport à une rotation pure de cette deuxième tige 32.
En pratique, pour déplacer par complémentarité de filetage un élément mené en translation en réaction à une rotation d’un élément menant, il s’agit d’appliquer un couple de rotation suffisant pour vaincre un couple de frottement existant à leur interface.
Cette translation de la deuxième tige 32 emporte dans son mouvement de translation à la fois l’écrou 34 et le palier 36, ce qui conduit à un coulissement simultané des premier et deuxième tronçons 20, 22 du bras 16. En effet, la coopération de filetages, à savoir la complémentarité de forme du filetage intérieur de l’écrou 34 avec le filetage extérieur de la deuxième partie 48 de deuxième tige 32, génère en pareil cas un effet d’accroche qui impose à l’écrou 34 de se mouvoir en translation avec la deuxième tige 32. La translation du palier 36, qui emporte en translation le premier tronçon 20 du bras 16, est imposée du fait qu’il est monté solidaire en translation de la deuxième tige 32.
Comme il est compris, l’arrangement décrit des tiges 31, 32, de l’écrou 34 et du palier 36 par rapport au corps de colonne 14 et des tronçons 20, 22, permet de différencier un premier actionnement cinématique du bras 16 par coulissement uniquement du deuxième tronçon 22 par l’écrou 34, d’un deuxième actionnement cinématique du bras 16 par coulissement d’un seul tenant des premier et deuxième tronçons 20, 22 par l’écrou 34 et le palier 36.
La génération d’un différentiel de vitesse de déploiement/rétraction du bras 16 est ainsi rendu possible en formant les filetages avec un pas différent. Plus spécifiquement, en différenciant le pas de filetage défini dans la coopération entre les première et deuxième tiges 31, 32, du pas de filetage défini dans la coopération entre la deuxième tige 32 et l’écrou 34, alors la vitesse de déplacement de l’écrou 34 le long de la deuxième tige devient différente de la vitesse de déplacement de la deuxième tige 32 le long de la première tige 31. Il s’ensuit une vitesse de coulissement du deuxième tronçon 22 par rapport au premier tronçon 20 de l’arbre qui est différente du coulissement conjoint des premier et deuxième tronçon 20, 22 par rapport au corps de colonne 14.
Selon ce premier mode de réalisation, les pas de filetage des première et deuxième tige 31, 32 ainsi que de l’écrou 34 sont judicieusement définis de manière que la vitesse de translation du deuxième tronçon 22 relativement au premier tronçon 20 soit inférieure à la vitesse de translation du deuxième tronçon 22, qui emporte la translation du premier tronçon 20 avec lui, par rapport au corps de colonne 14. Comme il est compris, il est visé avec cet arrangement que : - le réglage du volant dit de confort soit induit par le déplacement du deuxième tronçon 22 par rapport au deuxième tronçon 20 ; et que - le réglage du volant dit d’ergonomie soit induit par le déplacement en un seul bloc des premier et deuxième tronçons 20, 22 par rapport au corps de colonne 14.
D’une manière générale, la vitesse de translation longitudinale notée V, soit de la deuxième tige 32 le long de la première tige 31 ou de l’écrou 34 le long de la deuxième tige 32, s’exprime comme le produit du pas de filetage p correspondant par la vitesse de rotation N de la première tige 31 :
Ainsi, pour opérer une vitesse de translation du deuxième tronçon 22 relativement au premier tronçon 20 qui est inférieure à la vitesse de translation d’un seul tenant des premier et deuxième tronçons 20, 22 par rapport au corps de colonne 14, le pas de filetage définissant la coopération entre les première et deuxième tiges 31, 32 est établi plus grand que le pas de filetage définissant la coopération entre la deuxième tige 32 et l’écrou 34. A cet égard, l’invention prévoit préférentiellement, mais de manière non limitative, de fixer : - à 6mm la valeur du pas définissant la coopération entre les première et deuxième tiges 31, 32 ; et - à 2mm la valeur du pas définissant la coopération entre l’écrou 34 et la deuxième tige 32.
Au regard de ce qui précède, la translation du deuxième tronçon 22 relativement au premier tronçon 20, en cas de rotation pure de la deuxième tige 32, peut se faire à une vitesse différente de la translation d’un seul tenant des premier et deuxième tronçons 20, 22 relativement au corps de colonne 14, en cas de translation pure de la deuxième tige 32.
Dès lors, pour garantir une maitrise de la vitesse de déplacement du volant, il s’agit selon l’invention de subordonner le comportement de la deuxième tige 32, soit en translation pure soit en rotation pure, au type de réglage, de confort ou d’ergonomie, souhaité.
Dans le cadre de l’invention, le comportement de la deuxième tige 32 est imposé par le système 38 de restriction sélective d’un degré de liberté.
En référence aux figures 2 à 6, le premier mode de réalisation du corps de colonne 10 est équipé d’une première variante de réalisation du système de restriction sélective 38. Dans cette première variante, le système de restriction sélective 38 se présente comme un système qui bloque ou autorise une translation de la deuxième tige 32 en fonction de la position de l’écrou 34 le long de la deuxième tige 32.
D’un point de vue structurel, ce système de restriction sélective 38 suivant sa première variante de réalisation est issu de l’association : - d’orifices radiaux 60 formés traversant dans la deuxième tige 32 ; - de billes 62, chacune étant disposée dans un orifice radial 60 respectif ; - d’une bague 64 qui entoure radialement la deuxième tige 32 ; - d’un ressort 66 disposé entre la bague 64 et la protubérance radiale 56 de la deuxième tige 32 ; et - d’un embout 68 qui prolonge la première tige 31 au niveau de sa deuxième extrémité 31b.