EP1775252B1 - Procédé et dispositif de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable - Google Patents

Description

• La présente invention concerne, de façon générale, les grues à tour à flèche relevable. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un procédé de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
• La figure 1 du dessin annexé représente, très schématiquement, une grue à tour à flèche relevable. Une telle grue comprend, au sommet d'un mât symbolisé par son axe vertical Z, un ensemble tournant autour de cet axe Z qui comporte une flèche relevable 2, une contre-flèche 3 supportant un contrepoids 4, un poinçon 5, et un tirant de contre-flèche 6. La longueur fixe de la contre-flèche 3 est désignée par d, tandis que la portée de la grue, qui dépend de l'angle d'inclinaison α de la flèche 2, est désignée par P.
• Une telle grue à flèche relevable nécessite pour son fonctionnement, en particulier pour tenir compte de la résistance de sa charpente et de la stabilité de la grue, d'être utilisée avec un diagramme de chargement, c'est-à-dire qu'à chaque angle d'inclinaison α de la flèche 2, ou à chaque portée P correspondante, est associée une charge maximum à lever.
• Le diagramme de chargement est établi en fonction des conditions de stabilité de la grue, de la résistance du mât et de la résistance de la couronne d'orientation de l'ensemble tournant. Ces conditions imposent que ne soit pas dépassé un couple dû à la charge levée et au poids de la flèche 2, qui soit de valeur constante par rapport à l'axe Z du mât.
• Pour vérifier cette condition relative à un couple constant, la solution la plus simple consiste à mesurer l'effort supporté par le tirant de contre-flèche 6 à l'aide d'un dynamomètre 7, ou d'un appareil de mesure d'effort équivalent. II faut alors vérifier, à l'aide du dynamomètre 7, que l'effort de traction dans le tirant de contre-flèche 6 ne dépasse pas une valeur de consigne.
• La variation d'effort F dans le dynamomètre 7, en fonction du moment de charge M, peut s'écrire sous la forme de l'équation : $$\mathrm{F}=\mathrm{M}/\mathrm{d}$$

  
• Le moment de charge étant le produit de la charge par la portée P, l'équation précédente devient : $$\mathrm{F}=\mathrm{P}\times \mathrm{charge}/\mathrm{d}$$

  

  
  ou, si l'on exprime la charge en fonction de la portée : $$\mathrm{charge}=\left(\mathrm{F}\times \mathrm{d}\right)/\mathrm{P}$$

  
• La courbe A de la figure 4 représente le diagramme de chargement théorique, correspondant à cette dernière équation, cette courbe théorique A représentant la charge à lever en fonction de la portée P.
• Cependant, pour que l'effort dans le tirant de contre-flèche 6 soit réellement proportionnel au moment de charge, comme considéré ci-dessus, quelle que soit la position de la flèche 2, il faut que la flèche 2, la contre-flèche 3 et le poinçon 5 soient concourants. Or, par construction, il est techniquement difficile d'articuler ces trois éléments en un même point, situé sur l'axe Z du mât, et on est donc contraint de réaliser une construction de grue dans laquelle les points d'articulation de la flèche 2, de la contre-flèche 3 et du poinçon 5 sont dissociés, comme indiqué par P1 et P2 sur la figure 2.
• Dans ces conditions, qui correspondent à la réalité, l'effort mesuré dans le tirant de contre-flèche 6, pour une portée et une charge données, est différent du cas théorique précédemment exposé.
• La variation d'effort F dans le dynamomètre, en fonction du moment de charge M, peut s'écrire dans ce cas : $$\mathrm{F}=\left[\mathrm{M}\times \left(\mathrm{L}2/\mathrm{L}1\right)\right]/\mathrm{d}$$

  

  
  ou, si l'on exprime la charge en fonction de la portée P : $$\mathrm{charge}=\left[\mathrm{F}\times \mathrm{d}\times \left(\mathrm{L}2/\mathrm{L}1\right)\right]/\mathrm{P}$$

  

  
  ou encore : $$\mathrm{charge}=\left(\mathrm{L}2/\mathrm{L}1\right)\times \left[\left(\mathrm{F}\times \mathrm{d}\right)/\mathrm{P}\right]$$

  
• Dans ce cas, la charge admissible pour une portée P donnée est celle du cas théorique précédemment exposé, multipliée par le rapport L2/L1 entre les longueurs L2 et L1, mesurées respectivement à partir des points d'articulation P2 et P1. Cette relation se traduit par la courbe B sur le diagramme de chargement de la figure 4.
• La charge est ici fonction du rapport L2/L1, qui est un rapport lui-même variable puisque les longueurs L1 et L2 varient en fonction de la portée P. En particulier, pour les faibles portées, donc pour une flèche 2 plus fortement relevée, comme le montre la figure 2, on a : L2<L1.
• A l'inverse, pour les plus grandes portées, donc pour une flèche 2 moins relevée, comme le montre la figure 3, on a : L2>L1.
• Il en résulte que, pour un moment de charge M donné, l'effort mesuré par le dynamomètre est supérieur lorsque la portée P est maximum (flèche abaissée) par rapport à ce qu'il est lorsque la portée P est minimale (flèche relevée). Autrement dit, la charge admissible lorsque la portée est maximale sera inférieure à celle que la grue aurait pu lever en toute sécurité.
• En d'autres termes, considérant le diagramme de chargement de la figure 4, on remarque que la courbe B est toujours en dessous de la courbe théorique A, donc que pour une portée P donnée la charge est inférieure avec la courbe B. Toutes les possibilités de la grue ne sont donc pas exploitées et, notamment, la charge à portée maximale est inférieure à ce qu'elle pourrait être.
• Pour illustrer l'état de la technique précédemment exposé, il est fait ici référence au brevet US 5263597 , qui montre une grue à flèche relevable, pouvant être une grue à tour, toutefois sans contre-flèche, avec un tirant reliant l'extrémité de la flèche à un poinçon, et avec un dynamomètre ou appareil de mesure d'effort placé sur le tirant de flèche, pour mesurer l'effort supporté par ce tirant. La mesure d'effort ainsi effectuée, combinée avec un diagramme de chargement préétabli, permet ici le contrôle de la charge de la grue à flèche relevable.
• On connaît aussi des grues à flèche télescopique, notamment des grues sur camion qui ne sont pas des grues à tour, pour lesquelles diverses courbes de charge sont utilisées selon l'état d'allongement de la flèche ― voir par exemple le brevet US 4039084 . Ceci ne répond toutefois pas à la problématique particulière, exposée ci-dessus, qui est propre aux grues à tour à flèche relevable.
• Partant des précédentes constatations, la présente invention vise à optimiser le diagramme de chargement d'une grue à tour à flèche relevable, pour utiliser la charpente de la grue à sa capacité maximale, quelle que soit la portée.
• A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable, par utilisation d'un diagramme de chargement préétabli combiné avec une mesure de l'effort supporté par le tirant de contre-flèche de la grue, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise alternativement, selon la portée de la grue résultant de la position de sa flèche, au moins deux courbes de charge distinctes, soit une première courbe de charge utilisée entre la portée minimale et une portée intermédiaire, et au moins une autre courbe de charge, correspondant à un moment de charge supérieur, utilisée entre la portée intermédiaire et la portée maximale.
• Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé, objet de l'invention, ladite autre courbe de charge, utilisée entre la portée intermédiaire et la portée maximale, est une courbe déduite par homothétie de la première courbe de charge, utilisée entre la portée minimale et la portée intermédiaire.
• Ainsi, l'invention consiste, dans son principe, à créer une courbe de charge C (voir figure 4) dont le couple théorique est supérieur à celui de la courbe de charge B précédemment définie, et qui se déduit notamment de la courbe B par une homothétie, les deux courbes B et C étant utilisées alternativement. Plus particulièrement, le changement de courbe de charge est déterminé par le graphique, et s'effectue à l'endroit où la courbe C coupe la courbe A, pour ne pas mettre la grue en péril : la courbe B est utilisée entre la portée minimale Pm et la portée intermédiaire PO, et la courbe C est utilisée entre cette portée intermédiaire PO et la portée maximale PM.
• L'invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable, mettant en oeuvre le procédé défini ci-dessus. Ce dispositif est du genre de ceux utilisant au moins un dynamomètre ou un appareil de mesure d'effort équivalent, associé au tirant de contre-flèche de la grue, pour mesurer l'effort supporté par ce tirant ; selon l'invention, le dynamomètre au nombre d'un au moins, ou l'appareil de mesure d'effort équivalent, est pourvu de moyens de déclenchement pour un premier effort correspondant à la première courbe de charge, utilisée entre la portée minimale et une portée intermédiaire, et de moyens de déclenchement pour au moins un autre effort, supérieur au précédent, correspondant à au moins une autre courbe de charge, utilisée entre une portée intermédiaire et la portée maximale, des moyens étant prévus pour détecter le passage de la flèche par la position correspondant à la portée intermédiaire
• Dans une forme de réalisation de ce dispositif, le dynamomètre est équipé d'un premier interrupteur qui se déclenche pour un effort supérieur à celui de la première courbe de charge et d'au moins un autre interrupteur qui se déclenche pour un effort supérieur à celui d'au moins une autre courbe de charge, donc à un effort supérieur à l'effort de déclenchement du premier interrupteur. En particulier, le dynamomètre 7 peut être équipé de deux interrupteurs 11 et 12, le premier interrupteur 11 étant utilisé pour les plus faibles portées, et le second interrupteur 12 était utilisé pour les plus grandes portées, jusqu'à la portée maximale (PM), le changement d'interrupteur utilisé étant effectué lors du passage par la position de la flèche qui correspond à la portée intermédiaire précitée (PO).
• Pour détecter le passage de la flèche par la position correspondant à cette portée intermédiaire, une possibilité consiste en ce que le treuil de relevage de la flèche est équipé d'un moyen de comptage des tours de son tambour, moyen qui ferme un interrupteur du genre "fin de course" intervenant pour un nombre de tours déterminé, lequel correspond au passage par ladite portée intermédiaire.
• L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées :
• en équipant la grue de deux dynamomètres distincts, intervenant respectivement pour les deux courbes de charge, au lieu d'un seul dynamomètre équipé de deux interrupteurs ;
• en plaçant le dynamomètre non pas sur le tirant de contre-flèche 6, mais sur le poinçon 5, ce qui constitue une solution équivalente car l'effort dans le poinçon est proportionnel à l'effort dans le tirant de contre-flèche ;
• en utilisant trois tronçons de courbe de charge, ou des tronçons plus nombreux, au lieu de deux courbes ;
• en utilisant tous moyens pour détecter le passage de la flèche relevable par la portée intermédiaire, provoquant le passage d'une courbe de charge à l'autre.

Claims (7)

1. Procédé de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable, par utilisation d'un diagramme de chargement préétabli combiné avec une mesure de l'effort (F) supporté par le tirant de contre-flèche (6) de la grue, caractérisé en ce qu'on utilise alternativement, selon la portée (P) de la grue résultant de la position de sa flèche (2), au moins deux courbes de charge distinctes, soit une première courbe de charge (B) utilisée entre la portée minimale (Pm) et une portée intermédiaire (PO), et au moins une autre courbe de charge (C) correspondant à un moment de charge (M) supérieur, utilisée entre la portée intermédiaire (PO) et la portée maximale (PM).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite autre courbe de charge (C), utilisée entre la portée intermédiaire (PO) et la portée maximale (PM), est une courbe déduite par homothétie de la première courbe de charge (B), utilisée entre la portée minimale (Pm) et la portée intermédiaire (PO).
3. Dispositif de contrôle de la charge d'une grue à tour à flèche relevable, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, le dispositif utilisant au moins un dynamomètre (7) ou un appareil de mesure d'effort équivalent, associé au tirant de contre-flèche (6) de la grue, pour mesurer l'effort (F) supporté par ce tirant, caractérisé en ce que le dynamomètre (7) au nombre d'un au moins, ou l'appareil de mesure d'effort équivalent, est pourvu de moyens de déclenchement (I1) pour un premier effort correspondant à la première courbe de charge (B), utilisée entre la portée minimale (Pm) et une portée intermédiaire (PO), et de moyens de déclenchement (I2) pour au moins un autre effort, supérieur au précédent, correspondant à au moins une autre courbe de charge (C), utilisée entre une portée intermédiaire (PO) et la portée maximale (PM), des moyens étant prévus pour détecter le passage de la flèche (2) par la position correspondant à la portée intermédiaire (PO).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dynamomètre (7) est équipé d'un premier interrupteur (I1) qui se déclenche pour un effort supérieur à celui de la première courbe de charge (B), et d'au moins un autre interrupteur (12) qui se déclenche pour un effort supérieur à celui d'au moins une autre courbe de charge (C), donc à un effort supérieur à l'effort de déclenchement du premier interrupteur (11).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dynamomètre (7) est équipé de deux interrupteurs (11, 12), le premier interrupteur (11) étant utilisé pour les plus faibles portées (P), et le second interrupteur (12) étant utilisé pour les plus grandes portées, jusqu'à la portée maximale (PM), le changement d'interrupteur utilisé étant effectué lors du passage par la position de la flèche (2) qui correspond à la portée intermédiaire (PO) précitée.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la grue est équipée de deux dynamomètres distincts, intervenant respectivement pour les deux courbes de charge (B, C).
7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, pour détecter le passage de la flèche (2) par la position correspondant à la portée intermédiaire (PO), le treuil de relevage de la flèche (2) est équipé d'un moyen de comptage des tours de son tambour, moyen qui ferme un interrupteur du genre "fin de course" intervenant pour un nombre de tours déterminé, lequel correspond au passage par ladite portée intermédiaire (PO).

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