EP3310702B1 - Method for defining an optimized load curve for a crane, method and control device for controlling the load suspended from a crane on the basis of the optimized load curve - Google Patents
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- EP3310702B1 EP3310702B1 EP16739226.5A EP16739226A EP3310702B1 EP 3310702 B1 EP3310702 B1 EP 3310702B1 EP 16739226 A EP16739226 A EP 16739226A EP 3310702 B1 EP3310702 B1 EP 3310702B1
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Description
La présente invention concerne un procédé de définition pour définir une courbe de charges pour une grue. De plus, la présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle pour contrôler la charge suspendue à une grue.The present invention relates to a defining method for defining a load curve for a crane. In addition, the present invention relates to a method and a control device for controlling the load suspended on a crane.
La présente invention s'applique au domaine des grues à flèches. La présente invention peut s'appliquer à plusieurs types de grues, par exemple aux grues à flèches distributrices, aux grues à flèches relevables et aux grues à montage automatisé, ces grues ayant ou non des haubans.The present invention applies to the field of boom cranes. The present invention can be applied to several types of cranes, for example to distribution boom cranes, luffing jib cranes and self-erecting cranes, these cranes having or without shrouds.
Dans l'état de la technique, une courbe de charges est définie à partir d'une charge théorique soulevée à la portée maximale de la flèche. À partir de cette charge théorique, on déduit un moment de charge maximal. Ensuite, pour chaque portée inférieure à la portée maximale, on calcule la charge théorique de façon à conserver ce moment de charge maximal. Ainsi, chaque élément de la structure est sollicité par un moment de charge maximal constant lorsque la flèche soulève des charges à différentes portées.In the state of the art, a load curve is defined from a theoretical load raised at the maximum range of the boom. From this theoretical load, we deduce a maximum load moment. Then, for each range below the maximum range, the theoretical load is calculated so as to maintain this maximum load moment. Thus, each element of the structure is biased by a constant maximum load moment when the boom raises loads at different ranges.
Cependant, un tel procédé de définition définit une courbe de charges qui limite parfois excessivement l'utilisation de la flèche à certaines portées, car la limite structurelle est déterminée uniquement par la charge maximale à la portée la plus grande.However, such a definition process defines a load curve which sometimes excessively limits the use of the boom at certain ranges, because the structural limit is determined solely by the maximum load at the largest range.
Le document
La présente invention a notamment pour but de résoudre, en tout ou partie, les problèmes mentionnés ci-avant.The present invention is intended in particular to solve, in whole or in part, the problems mentioned above.
Dans ce but, la présente invention a pour objet un procédé de définition, pour définir une courbe de charges pour une grue, le procédé de définition comprenant les étapes :
- simuler une grue comprenant au moins :
- ∘ i) une flèche comprenant une structure composée de plusieurs éléments, et
- ∘ ii) un organe de levage qui est configuré pour lever une charge et qui est mobile le long de la flèche successivement en plusieurs portées,
- sélectionner plusieurs éléments à tester,
- pour chaque élément à tester, sélectionner au moins une contrainte maximale prédéterminée respective,
- sélectionner plusieurs portées le long de la flèche, et
- à chaque portée, réaliser les étapes d'analyse suivantes :
- choisir une charge théorique à suspendre à l'organe de levage,
- calculer des contraintes qui sont induites par la charge théorique dans chaque élément à tester,
- pour chaque élément à tester, comparer les contraintes calculées avec les contraintes maximales prédéterminées respectives,
- incrémenter la charge théorique si au moins une des contraintes calculées est inférieure à une contrainte maximale prédéterminée respective,
- décrémenter la charge théorique si au moins une des contraintes calculées est supérieure à une contrainte maximale prédéterminée respective,
- répéter i) l'étape de calcul et ii) l'étape de comparaison et l'une parmi iii) l'étape d'incrémentation et iii) l'étape de décrémentation jusqu'à trouver la charge théorique maximale pour laquelle les contraintes calculées sont sensiblement égales aux contraintes maximales prédéterminées respectives, et
- enregistrer dans une mémoire un groupe de valeurs comprenant i) la portée et ii) la charge théorique maximale pour laquelle les contraintes calculées sont sensiblement égales aux contraintes maximales prédéterminées respectives.
- simulate a crane comprising at least:
- ∘ i) an arrow comprising a structure composed of several elements, and
- ∘ ii) a lifting member which is configured to lift a load and which is movable along the boom successively in several spans,
- select several elements to test,
- for each element to be tested, selecting at least one respective predetermined maximum stress,
- select multiple staves along the arrow, and
- at each range, perform the following analysis steps:
- choose a theoretical load to be suspended from the lifting member,
- calculate constraints that are induced by the theoretical load in each element to be tested,
- for each element to be tested, comparing the calculated stresses with the respective predetermined maximum stresses,
- incrementing the theoretical load if at least one of the calculated stresses is less than a respective predetermined maximum stress,
- decrement the theoretical load if at least one of the calculated stresses is greater than a respective predetermined maximum stress,
- repeat i) the calculation step and ii) the comparison step and one of iii) the step of incrementing and iii) the step of decrementing until finding the maximum theoretical load for which the computed stresses are substantially equal to the respective predetermined maximum stresses, and
- storing in a memory a group of values comprising i) the range and ii) the maximum theoretical load for which the calculated stresses are substantially equal to the respective predetermined maximum stresses.
Ainsi, un tel procédé de définition permet de définir une courbe de charges optimisée en chaque portée sélectionnée, c'est-à-dire une courbe de charges optimisée « point à point ». Donc un tel procédé de définition permet d'utiliser la flèche au maximum de ses capacités quelle que soit la portée à laquelle est soulevée la charge. En effet, ce procédé de définition permet d'utiliser la flèche avec une charge induisant une contrainte maximale prédéterminée sur au moins un élément de la structure. En d'autres termes, au moins un élément de la structure est utilisé au maximum de sa capacité.Thus, such a definition method makes it possible to define an optimized load curve in each selected range, that is to say a point-to-point optimized load curve. Thus, such a definition method makes it possible to use the boom to the maximum of its capacities whatever the range at which the load is raised. Indeed, this definition method makes it possible to use the arrow with a load inducing a predetermined maximum stress on at least one element of the structure. In other words, at least one element of the structure is used to the maximum of its capacity.
Un tel procédé de définition permet de définir une courbe de charges optimisée pour une grue existante. Un tel procédé de définition permet aussi de dimensionner une flèche lors de la conception de la flèche, c'est-à-dire de sélectionner les dimensions de plusieurs éléments de la structure de la flèche avant de fabriquer cette flèche. Le procédé de définition fait alors partie d'un procédé de dimensionnement.Such a definition method makes it possible to define an optimized load curve for an existing crane. Such a definition method also makes it possible to dimension an arrow during the design of the arrow, that is to say to select the dimensions of several elements of the structure of the arrow before making this arrow. The definition process is then part of a sizing process.
Dans la présente demande, le terme « contrainte » désigne une contrainte mécanique, c'est-à-dire un effort exercé sur une surface. Dans la présente demande, le terme « contrainte calculée » désigne la contrainte calculée pour une charge théorique considérée comme suspendue à l'organe de levage (simulation).In the present application, the term "stress" means a mechanical stress, that is to say a force exerted on a surface. In the In the present application, the term "computed stress" designates the constraint calculated for a theoretical load considered suspended from the lifting member (simulation).
Une contrainte peut être calculée conformément à une norme et/ou à une directive qui s'applique sur le territoire où la grue doit entrer en service. Par exemple, la directive machine CE-89/392, la norme FEM.1.001 et la norme EN14439 s'appliquent en Europe.A constraint may be calculated in accordance with a standard and / or directive that applies in the territory in which the crane is to operate. For example, Machine Directive CE-89/392, Standard FEM.1.001 and Standard EN14439 apply in Europe.
Les contraintes maximales prédéterminées peuvent être imposées par une norme et/ou par une directive applicable. En général, une norme ou une directive impose des contraintes admissibles à ne pas dépasser, en appliquant le cas échéant un coefficient de sécurité à la limite d'élasticité du matériau considéré.The predetermined maximum stresses may be imposed by a standard and / or an applicable directive. In general, a standard or directive imposes permissible stresses that must not be exceeded, by applying, where appropriate, a factor of safety to the elastic limit of the material in question.
Alternativement, les contraintes maximales prédéterminées peuvent être fixées par le concepteur de la grue ou par l'utilisateur de la grue de manière plus stricte qu'avec la norme ou directive applicable.Alternatively, the predetermined maximum stresses can be set by the crane designer or the crane user more strictly than the applicable standard or guideline.
Par ailleurs, les contraintes maximales prédéterminées peuvent être calculées pour ne pas dépasser des efforts maximaux en sollicitation statique et/ou pour ne pas dépasser des amplitudes d'efforts maximaux nécessaires aux analyses en fatigue.Moreover, the predetermined maximum stresses can be calculated so as not to exceed maximum forces in static stress and / or not to exceed the amplitudes of maximum forces necessary for the fatigue analyzes.
Après avoir trouvé la charge théorique pour chaque portée sélectionnée, une étape de définition consiste à définir une courbe de charges indiquant les charges théoriques trouvées en fonction des portées sélectionnées. Ainsi, on peut définir une courbe de charges optimale en prenant en compte tous ou presque tous les éléments de la structure.After finding the theoretical load for each selected scope, a definition step consists in defining a load curve indicating the theoretical loads found as a function of the selected ranges. Thus, we can define an optimal load curve taking into account all or almost all elements of the structure.
Selon une variante, l'étape de simulation met en oeuvre un logiciel de dessin assisté par ordinateur pour concevoir la flèche.Alternatively, the simulation step implements a computer-assisted design software to design the boom.
Selon une variante, la courbe de charges peut inclure la masse du chariot, la masse du crochet, la masse du moufle, la masse du câble et la masse de l'actionneur configuré pour entraîner le câbleet/ou le chariot. Ainsi, la courbe de charges indique directement la charge utile que peut soulever la flèche.According to one variant, the load curve may include the mass of the carriage, the mass of the hook, the mass of the muffle, the mass of the cable and the mass of the actuator configured to drive the cable and / or the carriage. Thus, the load curve directly indicates the payload that the boom can lift.
Selon un mode de réalisation, la structure comprend un treillis, les éléments comprenant des barres agencées pour former le treillis.According to one embodiment, the structure comprises a lattice, the elements comprising bars arranged to form the lattice.
Alternativement ou complémentairement à ce mode de réalisation, la structure peut comprendre un caisson, lesdits éléments comprenant des plaques agencées de façon à former le caisson. Chaque plaque forme un élément structurel, c'est-à-dire un élément de la structure. Le caisson peut être formé de plusieurs tronçons assemblés entre eux de façon à composer la flèche.Alternatively or additionally to this embodiment, the structure may comprise a box, said elements comprising plates arranged to form the box. Each plate forms a structural element, that is to say an element of the structure. The box may be formed of several sections assembled together so as to compose the arrow.
Selon une variante, au cours de l'étape de sélection de plusieurs éléments à tester, on sélectionne une partie des éléments. En d'autres termes, on sélectionne plusieurs éléments mais pas tous les éléments de la structure. Ensuite, on réaliser les étapes d'analyse sur les éléments à tester qui ont été sélectionnés. Ainsi, une telle étape de sélection limite le nombre de calculs à faire lors des étapes d'analyse. Par exemple, on peut sélectionner 80% ou 90% des barres formant le treillis d'une flèche.According to one variant, during the step of selecting several elements to be tested, a part of the elements is selected. In other words, one selects several elements but not all the elements of the structure. Then, perform the analysis steps on the elements to be tested that have been selected. Thus, such a selection step limits the number of calculations to be made during the analysis steps. For example, 80% or 90% of the bars forming the lattice of an arrow can be selected.
Alternativement à cette variante, on peut sélectionner tous les éléments de la structure. Par exemple, on peut sélectionner 100% des barres formant le treillis d'une flèche.Alternatively to this variant, we can select all the elements of the structure. For example, 100% of the bars forming the lattice of an arrow can be selected.
Selon un mode de réalisation, au cours de l'étape de sélection de plusieurs portées, les portées sont sélectionnées selon une répartition régulière le long de la flèche.According to one embodiment, during the step of selecting several staves, the staves are selected in a regular distribution along the arrow.
Ainsi, une telle répartition régulière des portées permet de définir une courbe de charges optimisée tout le long de la flèche.Thus, such a regular distribution of the ranges makes it possible to define an optimized load curve all along the boom.
Selon un mode de réalisation, les portées sont espacées deux à deux d'un intervalle compris entre 0,5% et 10%, de préférence entre 1% et 2%, de la longueur de la flèche.According to one embodiment, the spans are spaced two by two by an interval of between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 2%, of the length of the arrow.
Ainsi, un tel intervalle entre portées permet de définir une courbe de charges optimisée tout le long de la flèche, tout en limitant le nombre de calculs nécessaires pour définir une courbe de charges.Thus, such an interval between spans makes it possible to define an optimized load curve all along the boom, while limiting the number of calculations necessary to define a load curve.
Alternativement aux deux modes de réalisation précédent, les portées peuvent être sélectionnées selon une répartition irrégulière le long de la flèche. Par exemple, pour un ensemble de portées petites, l'intervalle entre deux portées petites peut être relativement grand, tandis que, pour un ensemble de portées grandes, l'intervalle entre deux portées grandes peut être relativement petit. Ainsi, on réduit le nombre d'étapes d'analyse nécessaires pour définir une courbe de charges..Alternatively to the two previous embodiments, the staves can be selected in an irregular distribution along the arrow. For example, for a set of small litters, the interval between two small litters may be relatively large, while for a set of large litters, the interval between two large litters may be relatively small. Thus, the number of analysis steps necessary to define a load curve is reduced.
Selon une variante, le procédé de définition comprend en outre une étape d'interpolation, dans laquelle les charges théoriques trouvées pour les différentes portées sont interpolées de façon à définir la courbe de charges. Ainsi, une telle étape d'interpolation permet de limiter le nombre de calculs nécessaires pour définir une courbe de charges.According to a variant, the definition method further comprises an interpolation step, in which the theoretical charges found for the different ranges are interpolated so as to define the charge curve. Thus, such an interpolation step makes it possible to limit the number of calculations necessary to define a charge curve.
Selon un mode de réalisation, au cours de l'étape de calcul des contraintes calculées, on calcule des contraintes calculées pour un mode de sollicitation sélectionné dans le groupe constitué de la traction, du cisaillement, de la compression, du flambage, de la torsion et de la flexion.According to one embodiment, during the computed stress calculation step, calculated stresses are calculated for a biasing mode selected from the group consisting of traction, shear, compression, buckling, torsion and bending.
Ainsi, ces contraintes calculées permettent d'utiliser la flèche au maximum de ses capacités pour au moins un mode de sollicitation.Thus, these calculated stresses make it possible to use the arrow at the maximum of its capacities for at least one solicitation mode.
Les contraintes maximales prédéterminées peuvent découler de différents modes de sollicitation, par exemple d'un mode de traction, d'un mode de cisaillement, d'un mode de compression y compris d'un mode de flambage, d'un mode de flexion, d'un mode de torsion, ou encore d'un mode combiné d'au moins deux de ces différents modes de sollicitations.The predetermined maximum stresses may arise from different modes of loading, for example a traction mode, a shear mode, a compression mode including a buckling mode, a bending mode, a torsion mode, or a combined mode of at least two of these different modes of stress.
Ainsi, ces contraintes calculées permettent d'utiliser la flèche au maximum de ses capacités pour plusieurs modes de sollicitation.Thus, these calculated stresses make it possible to use the arrow at the maximum of its capacities for several modes of solicitation.
Par exemple, des contraintes calculées peuvent être calculées pour tous ces modes de sollicitation : traction, cisaillement, compression, flambage torsion et/ou flexion. Dans cette variante, on sélectionne plusieurs contraintes maximales prédéterminées correspondant aux modes de sollicitation sélectionnés.For example, calculated stresses can be calculated for all these modes of stress: tensile, shear, compression, buckling torsion and / or flexion. In this variant, several predetermined maximum constraints corresponding to the selected modes of loading are selected.
Selon un mode de réalisation, au cours de l'étape de sélection des contraintes maximales prédéterminées, chaque contrainte maximale prédéterminée est sélectionnée de façon à être comprise entre 90% et 100% d'une contrainte admissible respective.According to one embodiment, during the step of selecting the predetermined maximum stresses, each predetermined maximum stress is selected to be between 90% and 100% of a respective allowable stress.
En d'autres termes, chaque contrainte maximale prédéterminée est sélectionnée de façon à atteindre, pour chaque élément, un taux d'utilisation compris entre 90% et 100%. Dans la présente demande, le terme « taux d'utilisation » désigne le rapport entre une contrainte appliquée sur un élément et la contrainte admissible pour cet élément, laquelle est par exemple imposée par une norme ou directive. Ainsi, de telles contraintes maximales prédéterminées sont proches des contraintes admissibles. Donc la flèche peut être utilisée pratiquement au maximum des contraintes admissibles.In other words, each predetermined maximum stress is selected so as to achieve, for each element, a utilization rate of between 90% and 100%. In the present application, the term "utilization rate" designates the ratio between a stress applied to an element and the admissible stress for this element, which is for example imposed by a standard or directive. Thus, such predetermined maximum stresses are close to the allowable stresses. So the arrow can be used practically at the maximum of allowable stresses.
Selon un mode de réalisation, les étapes d'analyse sont réalisées initialement pour la plus grande portée sélectionnée, de façon à trouver d'abord la charge théorique pour la plus grande portée sélectionnée,
puis, au cours de l'étape de choix d'une charge théorique pour chaque autre portée sélectionnée, on choisit la charge théorique induisant, autour d'une extrémité de la flèche opposée à la plus grande portée, un moment égal au moment induit par la charge théorique trouvée pour la plus grande portée sélectionnée.According to one embodiment, the analysis steps are initially performed for the largest range selected, so as to first find the theoretical load for the largest range selected,
then, during the step of choosing a theoretical load for each other selected range, the theoretical load is selected inducing, around an end of the arrow opposite the largest range, a moment equal to the moment induced by the theoretical load found for the largest range selected.
Ainsi, ces étapes d'analyse et cette étape de choix permettent de minimiser le nombre de calculs nécessaires. En général, la plus grande portée est sélectionnée approximativement égale à la longueur de la flèche.Thus, these analysis steps and this selection step make it possible to minimize the number of calculations required. In general, the largest range is selected approximately equal to the length of the arrow.
Par ailleurs, la présente invention a pour objet un procédé de contrôle, pour contrôler la charge suspendue à une grue, le procédé de contrôle comprenant les étapes :
- fournir une grue comprenant au moins :
- ∘ i) une flèche,
- ∘ ii) un organe de levage qui est configuré pour lever une charge et qui est mobile le long de la flèche successivement en plusieurs portées,
- ∘ iii) un dispositif d'évaluation configuré pour évaluer une grandeur représentative de la charge suspendue à l'organe de levage, et
- ∘ iv) un dispositif de mesure configuré pour mesurer une grandeur représentative de la portée instantanée,
- fournir un dispositif de contrôle comprenant une mémoire contenant la courbe de charges définie suivant un procédé de définition selon l'invention,
- évaluer, au moyen du dispositif d'évaluation, une grandeur représentative de la charge suspendue à l'organe de levage,
- mesurer, au moyen du dispositif de mesure, une grandeur représentative de la portée instantanée,
- communiquer au dispositif de contrôle des signaux de commande destinés à commander au moins un mouvement de l'organe de levage parmi : i) un mouvement de levage pour lever une charge cible et ii) un mouvement de distribution pour déplacer l'organe de levage vers une portée cible,
- comparer la charge cible avec la charge théorique indiquée pour la portée cible par la courbe de charges, et
- si la charge cible est supérieure à ladite charge théorique indiquée pour la portée cible, restreindre ledit au moins un mouvement de l'organe de levage.
- provide a crane comprising at least:
- ∘ i) an arrow,
- ∘ ii) a lifting member which is configured to lift a load and which is movable along the boom successively in several spans,
- ∘ iii) an evaluation device configured to evaluate a magnitude representative of the load suspended from the lifting member, and
- ∘ iv) a measuring device configured to measure a magnitude representative of the instantaneous range,
- providing a control device comprising a memory containing the charge curve defined according to a definition method according to the invention,
- evaluating, by means of the evaluation device, a magnitude representative of the load suspended on the lifting member,
- measuring, by means of the measuring device, a magnitude representative of the instantaneous range,
- communicating to the control device control signals for controlling at least one movement of the lifting member from: i) a lifting movement to lift a target load and ii) a dispensing movement to move the lifting member to a target scope,
- compare the target load with the theoretical load indicated for the target range by the load curve, and
- if the target load is greater than said target load indicated for the target range, restricting said at least one movement of the lifting member.
Ainsi, un tel procédé de contrôle permet de garantir automatiquement la sécurité de la grue.Thus, such a control method automatically ensures the safety of the crane.
Selon un mode de réalisation, l'étape de restriction comprend : i) une étape d'empêchement dans laquelle on empêche ledit au moins un mouvement de l'organe de levage, et ii) une étape d'avertissement dans laquelle le dispositif de contrôle communique un avertissement de dépassement avertissant que la charge cible est excessive pour la portée cible.According to one embodiment, the restriction step comprises: i) a prevention step in which said at least one movement of the lifting member is prevented, and ii) a warning step in which the control device communicates a passing warning warning that the target load is excessive for the target range.
Ainsi, une telle étape de restriction permet d'arrêter tout mouvement de la charge suspendue au cas où le dispositif de contrôle anticipe un dépassement de la courbe de charges.Thus, such a restriction step makes it possible to stop any movement of the suspended load in the event that the control device anticipates an overshoot of the load curve.
Alternativement au mode de réalisation précédent, l'étape de restriction peut comprendre : i) une étape de limitation dans laquelle on déplace l'organe de levage jusqu'à une portée inférieure à la portée cible. Ainsi, au cas où le dispositif de contrôle anticipe un dépassement de la courbe de charges, une telle étape de limitation permet d'autoriser en partie seulement un mouvement de la charge suspendue dans la mesure permise par la courbe de charges.Alternatively to the previous embodiment, the restriction step may comprise: i) a limiting step in which the lifting member is moved to a range below the target range. Thus, in the case where the control device anticipates an overshoot of the load curve, such a limitation step allows only partially to allow a movement of the suspended load to the extent permitted by the load curve.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'évaluation comprend au moins un organe de mesure séléctionné dans le groupe constitué par un codeur électronique et un potentiomètre de déplacement.According to one embodiment, the evaluation device comprises at least one measuring device selected from the group consisting of an electronic encoder and a displacement potentiometer.
Ainsi, un tel organe de mesure permet de mesurer précisément la portée instantanée.Thus, such a measuring device makes it possible to accurately measure the instantaneous range.
De plus, la présente invention a pour objet un dispositif de contrôle comprenant :
- une mémoire contenant la courbe de charges définie suivant un procédé de définition selon l'invention, et
- une unité de calcul configurée pour réaliser un procédé de contrôle selon l'invention.
- a memory containing the charge curve defined according to a definition method according to the invention, and
- a calculation unit configured to perform a control method according to the invention.
Ainsi, un tel dispositif de contrôle permet de garantir automatiquement la sécurité de la grue.Thus, such a control device automatically ensures the safety of the crane.
Selon une variante, le dispositif de contrôle peut appartenir à la grue. Par exemple, le dispositif de contrôle peut être intégré à un système de commande de la grue, laquelle peut être installée dans une cabine de commande de la grue. La présente invention a aussi pour objet une grue comprenant un système de commande, le système de commande intégrant un tel dispositif de contrôle.Alternatively, the control device may belong to the crane. For example, the control device can be integrated with a crane control system, which can be installed in a crane control cabin. The present invention also relates to a crane comprising a control system, the control system incorporating such a control device.
Alternativement à cette variante, le dispositif de contrôle peut être distant de la grue. Par exemple, le dispositif de contrôle peut être intégré dans une télécommande configurée pour commander la grue depuis le sol.Alternatively to this variant, the control device may be remote from the crane. For example, the control device can be integrated into a remote control configured to control the crane from the ground.
Par ailleurs, la présente invention a pour objet une grue comprenant un tel dispositif de contrôle.In addition, the subject of the present invention is a crane comprising such a control device.
Les modes de réalisation et les variantes mentionnés ci-avant peuvent être pris isolément ou selon toute combinaison techniquement possible.The embodiments and variants mentioned above may be taken individually or in any combination technically possible.
La présente invention sera bien comprise et ses avantages ressortiront aussi à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des objets structurellement et/ou fonctionnellement identiques ou similaires. Dans les figures annexées :
- la
figure 1 est une vue schématique illustrant une partie d'une grue comprenant un dispositif de contrôle mettant en oeuvre un procédé de contrôle conforme à l'invention, à partir d'une courbe de charges définie selon un procédé de définition conforme à l'invention ; - la
figure 2 est un organigramme illustrant un procédé de définition conforme à l'invention ; - les
figures 3 sont des vues schématiques illustrant la flèche de laet 4figure 1 respectivement au cours de deux étapes du procédé de définition de lafigure 2 ; - la
figure 5 est un diagramme représentant une courbe de charges définies suivant le procédé de définition de lafigure 2 ; - la
figure 6 est une vue d'un procédé de contrôle conforme à l'invention ; et - la
figure 7 est une vue d'un dispositif de contrôle conforme à l'invention et configuré pour mettre en oeuvre le procédé de contrôle de lafigure 6 .
- the
figure 1 is a schematic view illustrating a portion of a crane comprising a control device implementing a control method according to the invention, from a load curve defined according to a definition method according to the invention; - the
figure 2 is a flowchart illustrating a definition method according to the invention; - the
Figures 3 and 4 are schematic views illustrating the arrow of thefigure 1 respectively during two stages of the process of defining thefigure 2 ; - the
figure 5 is a diagram representing a defined load curve according to the method of defining thefigure 2 ; - the
figure 6 is a view of a control method according to the invention; and - the
figure 7 is a view of a control device according to the invention and configured to implement the control method of thefigure 6 .
La
Dans l'exemple de la
La grue 1 comprend en outre un organe de levage 8. L'organe de levage 8 est configuré pour lever une charge 10. Comme le montre la
Grâce à l'actionneur et au chariot, l'organe de levage 8 est mobile le long de la flèche 2 successivement en plusieurs portées L. L'organe de levage 8 est à la portée minimale lorsqu'il se trouve au plus près de la tour 3. L'organe de levage 8 est à la portée maximale lorsqu'il se trouve au plus loin de la tour 3.Thanks to the actuator and to the carriage, the lifting
La
Le procédé de définition 100 comprend en outre une étape 104 de sélection d'éléments à tester 6, dans laquelle on sélectionne plusieurs éléments à tester 6 parmi les éléments 5. Dans l'exemple de la
De plus, le procédé de définition 100 comprend une étape 108 de sélection de contraintes, dans laquelle, pour chaque élément à tester 6, on sélectionne des contraintes maximales prédéterminées, de façon à définir dans un ensemble de contraintes maximales prédéterminées. Pour une grue 1 destinée à servir en Europe, les contraintes maximales prédéterminées peuvent être sélectionnées à 90% des contraintes admissibles imposées par la directive machine CE-89/392, la norme FEM.1.001 et la norme EN14439.In addition, the
Cette étape 108 de sélection de contraintes peut être opérée au moyen de l'ordinateur, de sorte que l'ensemble de contraintes maximales prédéterminées peut être enregistré dans cet ordinateur. Les contraintes maximales prédéterminées peuvent être sélectionnées de façon à atteindre, pour chaque élément 5, un taux d'utilisation d'environ 90%.This
Le procédé de définition 100 comprend en plus une étape 110 de sélection de portées L, dans laquelle on sélectionne plusieurs portées L le long de la flèche 2. Au cours de cette étape de sélection 110 de plusieurs portées L, les portées L sont sélectionnées selon une répartition régulière le long de la flèche 2. Les portées sélectionnées L sont espacées deux à deux d'un intervalle 9 environ égal à 1,5% de la longueur de la flèche 2, soit ici environ 1 m. Cette étape 110 de sélection de portées peut être opérée au moyen de l'ordinateur.The
Puis, dans le procédé de définition 100, on opère, à chaque portée L sélectionnée dans l'étape 110, les étapes d'analyse 112 décrites ci-après. Les étapes d'analyse 112 peuvent être opérées au moyen de l'ordinateur.Then, in the
Pour commencer, on opère les étapes d'analyse 112 pour une première portée L, par exemple pour la plus grande portée sélectionnée (par exemple la portée maximale) le long de la flèche 2. Les étapes d'analyse 112 comprennent :
- une étape de choix 112.1, dans laquelle on choisit une charge théorique à suspendre à l'organe de levage 8 ; cette charge théorique est choisie arbitrairement ;
- une étape de calcul 112.2, dans laquelle on calcule des contraintes qui sont induites par la charge théorique dans chaque élément à
tester 6, ici pour plusieurs modes de sollicitation parmi la traction, le cisaillement, la compression, le flambage, la torsion et la flexion ; et - une étape de comparaison 112.3, dans laquelle, pour chaque élément à
tester 6, on compare les contraintes calculées avec des contraintes maximales prédéterminées respectives.
- a selection step 112.1, in which a theoretical load to be suspended is chosen for the lifting
member 8; this theoretical charge is chosen arbitrarily; - a calculation step 112.2, in which one calculates the stresses which are induced by the theoretical load in each element to be tested 6, here for several modes of stress among the traction, the shear, the compression, the buckling, the torsion and the bending ; and
- a comparison step 112.3, in which, for each element to be tested 6, the computed stresses are compared with respective predetermined maximum stresses.
Ensuite, les étapes d'analyse 112 comprennent :
- soit une étape d'incrémentation 112.41, dans laquelle, si au moins une des contraintes calculées est inférieure à une contrainte maximale prédéterminée respective, on incrémente la charge théorique ;
- soit une étape de décrémentation 112.42, dans laquelle, si au moins une des contrainte calculée est supérieure à une contrainte maximale prédéterminée respective, on décrémente la charge théorique.
- an incrementing step 112.41, wherein, if at least one of the calculated stresses is less than a respective predetermined maximum stress, the theoretical load is incremented;
- a decrement step 112.42, in which, if at least one of the computed stresses is greater than a respective predetermined maximum stress, the theoretical load is decremented.
Puis, les étapes d'analyse 112 comprennent une étape d'itération 112.5, dans laquelle on répète :
- i) l'étape de calcul (112.2) et
- ii) l'étape de comparaison (112.3) et
- soit iii) l'étape d'incrémentation (112.41),
- soit iii) l'étape de décrémentation (112.42)
- i) the calculation step (112.2) and
- ii) the comparison step (112.3) and
- or iii) the step of incrementing (112.41),
- or iii) the decrementation step (112.42)
Le nombre d'étapes d'itération 112.5 dépend de la charge théorique choisie lors de l'étape de choix 112.1 et de l'incrément de la charge théorique. Un petit incrément nécessitera plus d'étapes d'itération 112.5 qu'un un grand incrément, mais un petit incrément aboutira à une charge théorique définie avec plus de précision qu'un grand incrément.The number of iteration steps 112.5 depends on the theoretical load chosen during the selection step 112.1 and the increment of the theoretical load. A small increment will require more iteration steps 112.5 than a large increment, but a small increment will result in a theoretical load defined more accurately than a large increment.
Afin de minimiser le nombre de calculs nécessaires, au cours de l'étape de choix 112.1 d'une charge théorique pour chaque autre portée, on peut choisir la charge théorique induisant, autour d'une extrémité de la flèche 2 opposée à la plus grande portée, un moment égal au moment induit par la charge théorique trouvée pour la plus grande portée sélectionnée.In order to minimize the number of calculations required, during the choice step 112.1 of a theoretical load for each other span, it is possible to choose the theoretical load inducing, around one end of the
Après avoir trouvé la charge théorique maximale pour la portée L, le procédé de définition 100 comprend une étape d'enregistrement 112.6, dans laquelle on enregistre dans une mémoire de l'ordinateur un groupe de valeurs comprenant i) la portée L et ii) la charge théorique maximale pour laquelle les contraintes calculées sont sensiblement égales aux contraintes maximales prédéterminées respectives. Ainsi, une charge théorique maximale est associée à chaque portée L dans la mémoire.After having found the maximum theoretical load for the range L, the
Ensuite, comme l'indique la flèche 111 à la
Après avoir réalisé les étapes d'analyse 112 pour toutes les portées L sélectionnées, on obtient un ensemble qui contient les groupes de valeurs {portée L ; charge théorique maximale}. Cet ensemble de valeurs permet de définir une courbe de charges optimisée 50, visible à la
- sur l'axe des ordonnées : les charges
utiles 10+8 (en tonnes métriques), déduites des charges théoriques trouvées, - sur l'axe des abscisses : les portées L (en mètres).
- on the y-axis: the
payloads 10 + 8 (in metric tons), deducted from the theoretical loads found, - on the abscissa axis: the L spans (in meters).
La charge utile 10+8 est ici la somme de la charge théorique trouvée et de la masse de l'organe de levage 8 (chariot, crochet, moufle, câble et actionneur).The
Pour comparaison, la
Par ailleurs, la
- i)
la flèche 2, - ii) l'organe de levage 8,
- iii)
un dispositif d'évaluation 20 qui est configuré pour évaluer la masse de lacharge 10 suspendue à l'organe de levage 8; le dispositif d'évaluation 20 comprend ici un codeur électronique, et - iv) un dispositif de mesure 22 qui est configuré pour mesurer la la longueur de la portée instantanée L.
- i)
arrow 2, - ii) the lifting
member 8, - iii) an
evaluation device 20 which is configured to evaluate the mass of theload 10 suspended on the liftingmember 8; theevaluation device 20 here comprises an electronic coder, and - iv) a
measuring device 22 which is configured to measure the length of the instantaneous range L.
Le procédé de contrôle 200 comprend en outre une étape de fourniture 204, dans laquelle on fournit un dispositif de contrôle 24, visible à la
Comme le montre la
Le système de commande 25 comprend en outre une commande d'arrêt 29 et des capteurs de positions 27 qui sont configurés pour générer des signaux représentatifs respectivement de la position du chariot, de la position angulaire de la flèche 2 par rapport à la tour 3, de la position du crochet, de la position du moufle et de la position de la charge 10.The
Le procédé de contrôle 200 comprend en outre les étapes suivantes :
- 206 : évaluer, au moyen du dispositif d'évaluation 20, la masse de la
charge 10 suspendue à l'organe de levage 8, - 208 : mesurer, au moyen du dispositif de mesure 22, la longueur de la portée instantanée L,
- 210: communiquer au dispositif de contrôle 24 des signaux de commande destinés à commander au moins un mouvement de l'organe de levage 8 parmi : i) un mouvement de levage pour lever une charge cible et ii) un mouvement de distribution pour déplacer l'organe de levage 8 vers une portée cible,
- 212 : comparer la charge cible avec la charge théorique indiquée pour la portée cible par la courbe de charges 50, et
- 214 : si la charge cible est supérieure à la charge théorique indiquée pour la portée cible, restreindre le mouvement de l'organe de levage 8.
- 206: evaluating, by means of the
evaluation device 20, the mass of theload 10 suspended on the liftingmember 8, - 208: measuring, by means of the measuring
device 22, the length of the instantaneous range L, - 210: communicating to the
control device 24 control signals for controlling at least one movement of the liftingmember 8 among: i) a lifting movement to lift a target load and ii) a dispensing movement to move the liftingmember 8 towards a target range, - 212: compare the target load with the theoretical load indicated for the target range by the
load curve 50, and - 214: if the target load is greater than the theoretical load indicated for the target range, restrict the movement of the lifting
member 8.
En particulier, l'étape de restriction 214 comprend : i) une étape d'empêchement 214.1 dans laquelle on empêche ledit au moins un mouvement de l'organe de levage 8, et ii) une étape d'avertissement 214.2 dans laquelle le dispositif de contrôle 24 communique un avertissement de dépassement avertissant que la charge cible est excessive pour la portée cible.In particular, the
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers décrits dans la présente demande de brevet, ni à des modes de réalisation à la portée de l'homme du métier. D'autres modes de réalisation peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention, telle que définie par les revendications annexées, à partir de tout élément équivalent à un élément indiqué dans la présente demande de brevet.Of course, the present invention is not limited to the particular embodiments described in the present patent application, nor to embodiments within the scope of those skilled in the art. Other embodiments may be envisaged without departing from the scope of the invention, as defined by the appended claims, from any element equivalent to an element indicated in the present patent application.
Claims (11)
- A definition method (100), for defining a load curve (50) for a crane (1), the definition method (100) comprising the steps:- (102) simulating a crane (1) comprising at least:∘ i) one jib (2) comprising a structure (4) composed of several elements (5), and∘ ii) one lifting member (8) which is configured to lift a load (10) and which is movable along the jib (2) successively in several reaches (L),- (104) selecting several elements to be tested (6),- (108) for each element to be tested (6), selecting at least one respective predetermined maximum stress,- (110) selecting several reaches (L) along the jib (2), and- (112) at each reach (L), carrying out the following analysis steps:• (112.1) choosing a theoretical load to be suspended from the lifting member (8),• (112.2) calculating stresses which are induced by the theoretical load in each element to be tested (6),• (112.3) for each element to be tested (6), comparing the calculated stresses with the respective predetermined maximum stresses,• (112.41) incrementing the theoretical load if at least one of the calculated stresses is less than a respective predetermined maximum stress,• (112.42) decrementing the theoretical load if at least one of the calculated stresses is greater than a respective predetermined maximum stress,• (112.5) repeating i) the calculation step (112.2) and ii) the comparison step (112.3) and one from iii) the incrementation step (112.41) and iii) the decrementation step (112.42) until finding the maximum theoretical load for which the calculated stresses are substantially equal to the respective predetermined maximum stresses, and• (112.6) storing in a memory a group of values comprising i) the reach (L) and ii) the maximum theoretical load for which the calculated stresses are substantially equal to the respective predetermined maximum stresses.
- The definition method (100) according to the preceding claim, wherein the structure (4) comprises a lattice, the elements (5) comprising bars arranged to form the lattice.
- The definition method (100) according to any one of the preceding claims, wherein, during the selection step (110) of several reaches (L), the reaches (L) are selected in a regular distribution along the jib (2).
- The definition method (100) according to the preceding claim, wherein the reaches (L) are spaced apart in pairs, by an interval comprised between 0.5% and 10%, preferably between 1% and 2%, of the length of the jib (2).
- The definition method (100) according to any one of the preceding claims, wherein, during the calculation step of the calculated stresses (112.2), calculated stresses are calculated for a stressing mode selected in the group constituted of the traction, the shear, the compression, the buckling, the torsion and the bending.
- The definition method (100) according to any one of the preceding claims, wherein, during the selection step (108) of the predetermined maximum stresses, each predetermined maximum stress is selected so as to be comprised between 90% and 100% of a respective permissible stress.
- The definition method (100) according to any one of the preceding claims, wherein the analysis steps (112) are initially carried out for the largest selected reach, so as to find firstly the theoretical load for the largest selected reach,
then in which, during the choice step (112.1) of a theoretical load for each other selected reach, the theoretical load is chosen inducing, around one end of the jib (2) opposite to the largest reach, a moment equal to the moment induced by the theoretical load found for the largest selected reach. - A monitoring method (200) for monitoring the load suspended from a crane (1), the monitoring method (200) comprising the steps of:- (202) providing a crane (1) comprising at least:∘ i) one jib (2),∘ ii) one lifting member (8) which is configured to lift a load and which is movable along the jib (2) successively in several reaches (L),∘ iii) one evaluation device (20) configured to evaluate a magnitude representative of the load suspended from the lifting member (8), and∘ iv) one measuring device (22) configured to measure a magnitude representative of the instantaneous reach (L),- (204) providing a monitoring device (24) comprising a memory containing the load curve (50) defined by a definition method (100) according to any one of the preceding claims,- (206) evaluating, by means of the evaluation device (20), magnitude representative of the load suspended from the lifting member (8),- (208) measuring, by means of the measuring device (22), magnitude representative of the instantaneous reach (L),- (210) communicating to the monitoring device (24) control signals intended to control at least one movement of the lifting member (8) from: i) a lifting movement to lift a target load; and ii) a distribution movement to displace the lifting member (8) to a target reach,- (212) comparing the target load with the theoretical load indicated for the target reach by the load curve (50), and- (214) if the target load is greater than said theoretical load indicated for the target reach, restricting said at least one movement of the lifting member (8).
- The monitoring method (200) according to the preceding claim, wherein the restriction step (214) comprises: i) a preventing step (214.1) in which said at least one movement of the lifting member (8) is prevented, and ii) a warning step (214.2) in which the monitoring device (24) communicates an exceeding warning notifying that the target load is excessive for the target reach.
- The monitoring method (200) according to any one of claims 8 to 9, wherein the evaluation device (20) comprises at least one measuring member selected from the group constituted of an electronic encoder and a displacement potentiometer.
- A monitoring device (24) comprising:- a memory (26) containing the load curve (50) defined by a definition method (100) according to any one of claims 1 to 7, and- a calculation unit (28) configured to carry out a monitoring method (200) according to any one of claims 8 to 10
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