CA2553994A1 - Calculateur de pression hydraulique entierement mecanique - Google Patents
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Abstract
Le calculateur de pression Clamp-Matic est un dispositif hydraulique qui s e compose, dans sa partie contrôle, de cinq balances mécaniques à rapport de force variable montées en série de façon à ce que les forces résiduelles de chacune des balances puissent s'additionner ou se soustraire aux forces appliquées sur la ou les balances adjacentes. Les balances sont actionnées par une série de 4 vérins miniatures mus par trois pressions hydrauliques provenant de trois sources différentes. La force résultante au bout de la cinquième balance gère la pression d'ouverture d'une soupape de décharge sur laquelle ladite force est appliquée en fermeture. La partie puissance gère la pressio n maximale de sortie avec un débit élevé à l'aide d'un régulateur de pression piloté. La pression dudit pilote étant gérée par ladite soupape de décharge.
Description
Mémoire descrintif :
1- La présente invention sert à ajuster la pression de serrage d'un manipulateur préhensile hydraulique installé sur un chariot élévateur de conception classique en fonction du poids de la charge à soulever. Pour ce faire, trois pressions sont lues en continu sur le chariot élévateur soit : les deux pressions de chaque côté du piston des vérins d'inclinaison du mât et la pression des vérins de levage. Le système calcule en continu, par un procédé entièrement mécanique, une quatrième pression qui est appliquée à la fermeture du manipulateur. Le système est particulièrement bien adapté
pour la manipulation des rouleaux de papier et peut être utilisé partout ou la pression de serrage doit être limitée en fonction du poids de la pièce à soulever.
1- La présente invention sert à ajuster la pression de serrage d'un manipulateur préhensile hydraulique installé sur un chariot élévateur de conception classique en fonction du poids de la charge à soulever. Pour ce faire, trois pressions sont lues en continu sur le chariot élévateur soit : les deux pressions de chaque côté du piston des vérins d'inclinaison du mât et la pression des vérins de levage. Le système calcule en continu, par un procédé entièrement mécanique, une quatrième pression qui est appliquée à la fermeture du manipulateur. Le système est particulièrement bien adapté
pour la manipulation des rouleaux de papier et peut être utilisé partout ou la pression de serrage doit être limitée en fonction du poids de la pièce à soulever.
2- Dans l'industrie, il existe présentement plusieurs produits remplissant la même tâche que celui qui est ici proposé. Les systèmes les plus anciens se composent d'une série de deux à trois régulateurs de pression manuels qui sont ajustés à des pressions prédéterminées et que l'opérateur sélectionne manuellement en fonction du poids et de la configuration de la charge à soulever. Le fonctionnement adéquat et la sécurité
d'utilisation d'un tel dispositif repose entièrement sur l'appréciation et la bonne volonté
de l'opérateur du chariot élévateur.
Il existe aussi des systèmes électroniques qui utilisent seulement la pression de levage comme référence pour déterminer le poids de la charge. Ces systèmes fonctionnent adéquatement malgré le fait que la pression de levage varie selon la section du mât dans laquelle on se trouve. Il en résulte que la pression de serrage augmente au moment de changer de section du mât, ce qui est parfois inacceptable. L'autre désavantage se situe au niveau de l'alimentation électrique requise. Les chariots élévateurs électriques fonctionnent sur de tensions qui varient de 24V-96V et ceux à
essence et diesel de 12V-24V. De coûteux circuits de régulation de courant électrique CC doivent être installés pour produire la tension d'alimentation requise pour l'électronique. D'autres détails dont nous ne ferons pas étalage, compliquent l'installation de tels systèmes.
Un autre manufacturier propose une balance qui se monte directement entre le manipulateur et le mât du chariot élévateur. Cette configuration permet d'éviter l'augmentation de pression consécutive au changement de section de mât mais oblige toujours l'installation d'un régulateur de tension. De plus, il faut amener l'alimentation électrique jusqu'à la partie mobile du mât de levage avec tous les coûts et les modifications que cela implique.
d'utilisation d'un tel dispositif repose entièrement sur l'appréciation et la bonne volonté
de l'opérateur du chariot élévateur.
Il existe aussi des systèmes électroniques qui utilisent seulement la pression de levage comme référence pour déterminer le poids de la charge. Ces systèmes fonctionnent adéquatement malgré le fait que la pression de levage varie selon la section du mât dans laquelle on se trouve. Il en résulte que la pression de serrage augmente au moment de changer de section du mât, ce qui est parfois inacceptable. L'autre désavantage se situe au niveau de l'alimentation électrique requise. Les chariots élévateurs électriques fonctionnent sur de tensions qui varient de 24V-96V et ceux à
essence et diesel de 12V-24V. De coûteux circuits de régulation de courant électrique CC doivent être installés pour produire la tension d'alimentation requise pour l'électronique. D'autres détails dont nous ne ferons pas étalage, compliquent l'installation de tels systèmes.
Un autre manufacturier propose une balance qui se monte directement entre le manipulateur et le mât du chariot élévateur. Cette configuration permet d'éviter l'augmentation de pression consécutive au changement de section de mât mais oblige toujours l'installation d'un régulateur de tension. De plus, il faut amener l'alimentation électrique jusqu'à la partie mobile du mât de levage avec tous les coûts et les modifications que cela implique.
3- Le système Clamp-Matic sur lequel la présente demande de brevet porte est entièrement mécanique et ne nécessite aucun contrôle électronique pour régler la pression de serrage. De plus, l'utilisation de trois pressions au lieu d'une seule nous permet de réduire au minimum l'impact de l'augmentation de pression de levage dû au changement de section de mât.
4- Liste des dessins :
1- Vue générale en écorché présentant l'ensemble des balances, les ajustements et les micro-vérins.
2- Vue d'élévation du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
3- Vue de plan du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
4- Vue de profil du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
1- Vue générale en écorché présentant l'ensemble des balances, les ajustements et les micro-vérins.
2- Vue d'élévation du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
3- Vue de plan du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
4- Vue de profil du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
5- Vue de plan du bloc complet fermé montrant la position et la direction d'un plan de coupe.
6- Vue en coupe selon le plan A-A de la figure 5.
7- Vue d'élévation du bloc complet fermé montrant la position et la direction de deux plans de coupe.
8- Vue en coupe selon le plan B-B de la figure 7.
9- Vue en coupe selon le plan C-C de la figure 7.
10- Détail d'un ajustement.
1 1- Détail d'une balance.
12- Détail d'un micro-vérin.
13- Schéma hydraulique.
Détails du système :
La partie contrôle de l'appareil se compose de quatre balances (11,12,13,14) qui sont mises sous charge par quatre micro-vérins (3,4,5,6). La première balance (11) est chargée par les micro-vérins (3,4) qui viennent se connecter de part et d'autre des pistons des vérins d'inclinaison du mât (36) sur le chariot élévateur. L'ajustement qui règle la position de l'axe de la première balance (15) doit être positionné de telle façon que pour une pression quelconque appliquée d'un côté ou l'autre du piston du vérin d'inclinaison (36) la balance (11) demeure en constant équilibre pourvu qu'il n'y ait pas de force extérieure d'appliquée sur la tige du vérin d'inclinaison (36). A partir du moment ou une force extérieure vient mettre la tige du vérin d'inclinaison sous tension, une force résiduelle non nulle vient briser l'équilibre de la balance (11) et le micro-vérin (4) cherche à se soulever.
L'ajustement qui règle la position de l'axe de la deuixième balance (16) doit être positionné de telle façon que pour une charge quelconque manipulée avec le chariot élévateur le surplus de force disponible au micro-vérin (4) soit compensé par la force produite par la pression de levage au micro-vérin (5). Sur toute la course de la première section du mât de levage, la balance (12) devrait êtire en équilibre. Avec l'ajustement ainsi fait, la balance (13) est flottante et n'affecte pas le fonctionnement de la balance (14).
Sur toute la course de la première section du mât, seule la pression du vérin de levage (37) a une influence sur la force de serrage. L'ajustement (18) qui règle la position de l'axe de la quatrième balance doit être positionné en fonction du taux d'augmentation de la force de serrage désiré en proportion du poids de la charge manipulée.
Toute la force appliquée sur la balance (14) par le micro-vérin (6) est transférée à la soupape de décharge (7) selon la proportion réglée sur l'ajustenient (18). Aussitôt que la deuxième section du mât de levage est atteinte, la pression augmente dans le circuit de levage (37) et cause un déséquilibre dans la balance (12). Une force résiduelle proportionnelle à la variation de pression entre les sections de levage du bas et supérieure devient disponible au-dessus du vérin (5). Une proportion définie par l'ajustement de position (17) de l'axe de la balance (13) vient se soustraire à la force générée par le micro-vérin (6) de façon à
minimiser l'impact du changement de section de mât sur la pression d'ouverture de la soupape de décharge (7). L'ajustement (17) peut être ajusté pour canceller plus de 100%
l'augmentation de pression.
En ce qui a trait à la section puissance de l'appareil, un régulateur de pression piloté de haut débit (8) contrôle la pression maximale de serrage du vérin du manipulateur (38).
La pression du pilote du régulateur (8) est gérée par la soupape de décharge (7) dont il a été question plus haut. Le régulateur (8) est connecté en parallèle avec un clapet anti-retour (9) qui permet la circulation du fluide hydraulique en sens inverse au moment de l'ouverture du manipulateur (38). Pour permettre des réajustements de pression et pour permettre au système de toujours appliquer la même force sur la charge manipulée advenant une déformation de cette dernière, un clapet piloté (10) dont l'ouverture se produit aussitôt qu'il détecte une pression suffisante dans le circuit qui commande la fermeture du manipulateur (38), permet au vérin du manipulateur (38) de se fermer librement en rendant possible le retour du fluide hydraulique au réservoir sans devoir manipuler la valve manuelle qui se trouve dans l'unité de commande hydraulique du chariot élévateur (33).
L'appareil comprend aussi une réserve d'énergie sous la forme d'un accumulateur de pression hydraulique (34). Cette réserve d'énergie permet des réajustements de pression à la hausse sans que l'opérateur ait à actionner les valves qui se trouvent dans l'unité de commande hydraulique du chariot élévateur (33). Advenant que le chariot élévateur passe sur une bosse, une accélération verticale vient s'additionner à
l'accélération gravitationnelle et augmente momentanément le poids de la masse manipulée, ce qui entraîne une réponse automatique et proportionnelle du système qui hausse la pression pour ne pas que la pièce transportée ne glisse du manipulateur. Finalement, l'appareil est équipé d'un manomètre (35) qui permet à l'opérateur de voir quelle est la pression de serrage appliquée.
Les ajustements (15,16,17,18) des balances (11,12,13,14) se composent d'un chariot (19) qui vient glisser dans une entaille coupée à même le couvercle (2). Ce petit chariot est équipé de deux roulements à aiguilles (20) montés sur un axe trempé (21) de façon à
réduire la friction au minimum. Le chariot peut être déplacé à l'aide de la vis (22) dont la tête est prise en serre entre les deux rondelles coniques (23). Le tout est maintenu en place par la douille filetée (24) qui est elle-même collée au couvercle (2).
La rondelle (25) et la vis (26) viennent fermer hermétiquement le tout.
Les balances (11,12,13,14) se composent typiquement d'un balancier (27) qui est retenu latéralement dans le couvercle (2) à l'intérieur d'une rainure prévue à cet effet et longitudinalement à l'aide d'encoches dans lesquelles viennent se loger les roulements à
aiguilles (20). Les roulements latéraux (20) sont maintenus sur les balanciers à l'aide d'une tige trempé (28). Un ou deux autres roulements à aiguilles (29) perinettent aux balances de bouger les unes relativement aux autres avec un minimum de friction. Les roulements (29) tournent autour des axes trempés (30).
Les micro-vérins (3,4,5,6) se composent de deux pièces seulement : le piston (31) et le cylindre (32). II n'y a pas de joint d'étanchéité. Seul l'ajustement très précis des deux pièces prévient un coulage excessif. L'utilisation d''un joins d'étanchéité
aurait causé
trop de friction et aurait nuit à la précision du système de contrôle de pression.
1 1- Détail d'une balance.
12- Détail d'un micro-vérin.
13- Schéma hydraulique.
Détails du système :
La partie contrôle de l'appareil se compose de quatre balances (11,12,13,14) qui sont mises sous charge par quatre micro-vérins (3,4,5,6). La première balance (11) est chargée par les micro-vérins (3,4) qui viennent se connecter de part et d'autre des pistons des vérins d'inclinaison du mât (36) sur le chariot élévateur. L'ajustement qui règle la position de l'axe de la première balance (15) doit être positionné de telle façon que pour une pression quelconque appliquée d'un côté ou l'autre du piston du vérin d'inclinaison (36) la balance (11) demeure en constant équilibre pourvu qu'il n'y ait pas de force extérieure d'appliquée sur la tige du vérin d'inclinaison (36). A partir du moment ou une force extérieure vient mettre la tige du vérin d'inclinaison sous tension, une force résiduelle non nulle vient briser l'équilibre de la balance (11) et le micro-vérin (4) cherche à se soulever.
L'ajustement qui règle la position de l'axe de la deuixième balance (16) doit être positionné de telle façon que pour une charge quelconque manipulée avec le chariot élévateur le surplus de force disponible au micro-vérin (4) soit compensé par la force produite par la pression de levage au micro-vérin (5). Sur toute la course de la première section du mât de levage, la balance (12) devrait êtire en équilibre. Avec l'ajustement ainsi fait, la balance (13) est flottante et n'affecte pas le fonctionnement de la balance (14).
Sur toute la course de la première section du mât, seule la pression du vérin de levage (37) a une influence sur la force de serrage. L'ajustement (18) qui règle la position de l'axe de la quatrième balance doit être positionné en fonction du taux d'augmentation de la force de serrage désiré en proportion du poids de la charge manipulée.
Toute la force appliquée sur la balance (14) par le micro-vérin (6) est transférée à la soupape de décharge (7) selon la proportion réglée sur l'ajustenient (18). Aussitôt que la deuxième section du mât de levage est atteinte, la pression augmente dans le circuit de levage (37) et cause un déséquilibre dans la balance (12). Une force résiduelle proportionnelle à la variation de pression entre les sections de levage du bas et supérieure devient disponible au-dessus du vérin (5). Une proportion définie par l'ajustement de position (17) de l'axe de la balance (13) vient se soustraire à la force générée par le micro-vérin (6) de façon à
minimiser l'impact du changement de section de mât sur la pression d'ouverture de la soupape de décharge (7). L'ajustement (17) peut être ajusté pour canceller plus de 100%
l'augmentation de pression.
En ce qui a trait à la section puissance de l'appareil, un régulateur de pression piloté de haut débit (8) contrôle la pression maximale de serrage du vérin du manipulateur (38).
La pression du pilote du régulateur (8) est gérée par la soupape de décharge (7) dont il a été question plus haut. Le régulateur (8) est connecté en parallèle avec un clapet anti-retour (9) qui permet la circulation du fluide hydraulique en sens inverse au moment de l'ouverture du manipulateur (38). Pour permettre des réajustements de pression et pour permettre au système de toujours appliquer la même force sur la charge manipulée advenant une déformation de cette dernière, un clapet piloté (10) dont l'ouverture se produit aussitôt qu'il détecte une pression suffisante dans le circuit qui commande la fermeture du manipulateur (38), permet au vérin du manipulateur (38) de se fermer librement en rendant possible le retour du fluide hydraulique au réservoir sans devoir manipuler la valve manuelle qui se trouve dans l'unité de commande hydraulique du chariot élévateur (33).
L'appareil comprend aussi une réserve d'énergie sous la forme d'un accumulateur de pression hydraulique (34). Cette réserve d'énergie permet des réajustements de pression à la hausse sans que l'opérateur ait à actionner les valves qui se trouvent dans l'unité de commande hydraulique du chariot élévateur (33). Advenant que le chariot élévateur passe sur une bosse, une accélération verticale vient s'additionner à
l'accélération gravitationnelle et augmente momentanément le poids de la masse manipulée, ce qui entraîne une réponse automatique et proportionnelle du système qui hausse la pression pour ne pas que la pièce transportée ne glisse du manipulateur. Finalement, l'appareil est équipé d'un manomètre (35) qui permet à l'opérateur de voir quelle est la pression de serrage appliquée.
Les ajustements (15,16,17,18) des balances (11,12,13,14) se composent d'un chariot (19) qui vient glisser dans une entaille coupée à même le couvercle (2). Ce petit chariot est équipé de deux roulements à aiguilles (20) montés sur un axe trempé (21) de façon à
réduire la friction au minimum. Le chariot peut être déplacé à l'aide de la vis (22) dont la tête est prise en serre entre les deux rondelles coniques (23). Le tout est maintenu en place par la douille filetée (24) qui est elle-même collée au couvercle (2).
La rondelle (25) et la vis (26) viennent fermer hermétiquement le tout.
Les balances (11,12,13,14) se composent typiquement d'un balancier (27) qui est retenu latéralement dans le couvercle (2) à l'intérieur d'une rainure prévue à cet effet et longitudinalement à l'aide d'encoches dans lesquelles viennent se loger les roulements à
aiguilles (20). Les roulements latéraux (20) sont maintenus sur les balanciers à l'aide d'une tige trempé (28). Un ou deux autres roulements à aiguilles (29) perinettent aux balances de bouger les unes relativement aux autres avec un minimum de friction. Les roulements (29) tournent autour des axes trempés (30).
Les micro-vérins (3,4,5,6) se composent de deux pièces seulement : le piston (31) et le cylindre (32). II n'y a pas de joint d'étanchéité. Seul l'ajustement très précis des deux pièces prévient un coulage excessif. L'utilisation d''un joins d'étanchéité
aurait causé
trop de friction et aurait nuit à la précision du système de contrôle de pression.
Claims (5)
1- Un système mécanique de contrôle de pression adaptable principalement aux chariots élévateurs et qui utilise trois pressions hydrauliques pour en contrôler une quatrième proportionnelle au poids instantané de la masse soulevée.
2- Un appareil tel que décrit à la revendication 1 et qui se compose d'un minimum de 3 balances mécaniques à rapport de force ajustable individuellement, montées en série et actionnées par des vérins ou des diaphragmes.
3- Un appareil tel que décrit à la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel une des balances exerce une force sur la tige d'une soupape de décharge pour faire varier sa pression d'ouverture.
4- Un appareil tel que décrit aux revendications 1,2 ou 3 et comprenant une réserve d'énergie qui rend possible des réajustements de pression subséquents au serrage initial et ce sans intervention de la part de l'opérateur.
5- Un appareil tel que décrit aux revendications 1,2,3 ou 4 muni d'un moyen d'outrepasser manuellement le système de contrôle de pression pour permettre d'utiliser, au besoin, la pression maximale disponible.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002553994A CA2553994A1 (fr) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Calculateur de pression hydraulique entierement mecanique |
| EP07784990.9A EP2043943B1 (fr) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Régulation de pression mécanique pour organe de préhension |
| PCT/CA2007/001323 WO2008011714A1 (fr) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Régulation de pression mécanique pour organe de préhension |
| US12/374,887 US8807908B2 (en) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Mechanical pressure control for a load-handling device |
| CA2658642A CA2658642C (fr) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Regulation de pression mecanique pour organe de prehension |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002553994A CA2553994A1 (fr) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Calculateur de pression hydraulique entierement mecanique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2553994A1 true CA2553994A1 (fr) | 2008-01-25 |
Family
ID=38973695
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002553994A Abandoned CA2553994A1 (fr) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Calculateur de pression hydraulique entierement mecanique |
| CA2658642A Active CA2658642C (fr) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Regulation de pression mecanique pour organe de prehension |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2658642A Active CA2658642C (fr) | 2006-07-25 | 2007-07-25 | Regulation de pression mecanique pour organe de prehension |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8807908B2 (fr) |
| EP (1) | EP2043943B1 (fr) |
| CA (2) | CA2553994A1 (fr) |
| WO (1) | WO2008011714A1 (fr) |
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| US10131525B2 (en) * | 2014-10-30 | 2018-11-20 | Cascade Corporation | Pivoting load-bearing assembly with force sensor |
| US10011468B2 (en) | 2014-10-30 | 2018-07-03 | Cascade Corporation | Pivoting load-bearing assembly with force sensor |
| US10494241B2 (en) * | 2016-09-16 | 2019-12-03 | Cascade Corporation | Hydraulic clamping systems having load side-shifting variably responsive to load weight |
| CN111606257B (zh) * | 2020-06-04 | 2021-08-10 | 泉州台商投资区明云机械有限公司 | 一种悬挂式堆垛机 |
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