1 Manipulateur de charges à colonne télescopique L'invention est relative1 Telescopic column charge manipulator The invention relates to
à un manipulateur de charges à colonne télescopique utilisé pour déplacer des charges entre deux postes et par exemple, des caisses, des fûts, des bobines et coils de matériaux divers, ou des produits industriels, tels que bétonnières, moteurs et autres composants de véhicules. La colonne est composée de plusieurs tronçons, dont un tronçon supérieur, fixé sur une structure porteuse, pivotante ou déplaçable, et un tronçon inférieur équipé de moyens de préhension de la charge, tels que crochet, pince, mandrin expansible..., ce tronçon étant monté coulissant par rapport au tronçon qui le porte et étant relié à des moyens aptes à la déplacer verticalement dans les deux sens. Dans les manipulateurs actuels connus, le positionnement de la colonne dans le plan horizontal et au dessus de la charge ou au dessus de l'élément qui doit la recevoir,est assurée par des poignées, bras, guidons ou autres moyens équivalens, disposés et fixés à l'extrémité inférieure du tronçon inférieur de la colonne. Ces poignées permettent aussi le dépacement de la colonne entre les deux postes, respectivement de prélèvement et de déchargement. Elles portent les moyens de commande des moyens moteurs assurant les mouvements verticaux de la colonne et ceux des moyens de préhension. Pour commander et positionner le manipulateur, l'opérateur doit tenir les poignées fixées à l'extrémité inférieure de la colonne télescopique et doit suivre les mouvements de cette extrémité, dans le plan horizontal, mais aussi dans le plan vertical. Quand les charges à déplacer ont une faible hauteur et qu'au moins l'une des zones de travail est proche du sol, à chaque opération de préhension, l'opérateur doit incliner le buste vers le bas pour suivre le mouvements des poignées, puis se redresser à la fin de l'opération. Bien que les efforts humains devant être fournis pour chaque opération soient faibles, la répétition de ces efforts et mouvements de très nombreuses fois chaque jour, est très traumatisante pour les muscles dorsaux et la colonne vertébrale de l'opérateur et peut générer des douleurs musculaires se transformant en rhumatismes. Par ailleurs, pour positionner la colonne dans le plan horizontal par des des efforts exercés dans le même plan, l'opérateur ne peut appliquer ces efforts que sur les poignées de manipulation, donc à la base libre de la colonne. Bien que l'extrémité supérieure de la colonne soit rigidement fixée sur une platine, celle ci est soumise à un couple de torsion qui se répercute sur les moyens de maintien 2907440 2 de la platine et peu générer des usures prématurées et qui est source d'imprécision. L'invention à pour objet de rémédier à ces inconvénients en fournissant un manipulateur dont la position du poste de commande ne génère aucune 5 contrainte traumatisante sur l'opérateur, ni aucune réaction sur la structure porteuse. A cet effet, dans le manipulateur à colonne selon l'invention, le tableau de commande est porté par le tronçon supérieur de la colonne, non déplaçable verticalement, et les différents tronçons de colonne sont constitués par des 10 caissons métallique qui, emboîtés les uns dans les autres, ont une section transversale en C. Grace à cet agencement, l'opérateur commande les déplacements de la colonne à partir du tableau de commande fixe, aussi bien dans le plan horizontal que verticalement, et n'a donc plus à suivre les mouvements verticaux 15 de la colonne. Il en résulte une moindre fatigue et l'élimination de toute pathologie consécutive à la répétition de mouvements de grandes amplitudes. De plus, lorsque l'opérateur déplace la colonne dans le plan horizontal pour positionner les moyens de préhension de la charge, les efforts horizontaux qu'il communique à la colonne se transmettent au tronçon supérieur non 20 déplaçable et non à un élément coulissant dans cet élément. Ces efforts appliqués plus haut sur la colonne, conduisent à des couples de valeur plus faible et à des contraintes qui, s'exerçant sur le tronçon supérieur, rigidement lié à la platine de la structure porteuse, sont sans influence sur les guidages des tronçons et ne génèrent ni usures, ni jeux. a telescopic column load manipulator used to move loads between two stations and for example, crates, drums, coils and coils of various materials, or industrial products, such as concrete mixers, engines and other vehicle components. The column is composed of several sections, including an upper section, fixed on a supporting structure, pivotable or movable, and a lower section equipped with gripping means of the load, such as hook, clamp, expansible mandrel ..., this section being slidably mounted relative to the section which carries it and being connected to means able to move it vertically in both directions. In known current manipulators, the positioning of the column in the horizontal plane and above the load or above the element that must receive it, is provided by handles, arms, handlebars or other equivalent means, arranged and fixed at the lower end of the lower section of the column. These handles also allow the displacement of the column between the two stations, respectively sampling and unloading. They carry the control means of the motor means ensuring the vertical movements of the column and those of the gripping means. To control and position the manipulator, the operator must hold the handles attached to the lower end of the telescopic column and must follow the movements of this end, in the horizontal plane, but also in the vertical plane. When the loads to be moved have a low height and at least one of the work areas is close to the ground, at each gripping operation, the operator must tilt the bust down to follow the movements of the handles, then recover at the end of the operation. Although the human efforts to be provided for each operation are small, the repetition of these efforts and movements many times each day is very traumatic for the back muscles and the spine of the operator and can cause muscle pain. turning into rheumatism. Furthermore, to position the column in the horizontal plane by efforts exerted in the same plane, the operator can apply these efforts only on the handling handles, so the free base of the column. Although the upper end of the column is rigidly fixed on a plate, the latter is subjected to a torsion torque which has repercussions on the holding means 2907440 2 of the plate and can generate premature wear and which is a source of imprecision. The object of the invention is to remedy these drawbacks by providing a manipulator whose position of the control station does not generate any traumatic stress on the operator, nor any reaction on the carrier structure. For this purpose, in the column manipulator according to the invention, the control panel is carried by the upper section of the column, non-displaceable vertically, and the different column sections consist of metal boxes which, nested one at a time. in the others, have a cross section in C. Thanks to this arrangement, the operator controls the movements of the column from the fixed control panel, both in the horizontal plane and vertically, and therefore no longer has to follow the vertical movements of the column. This results in less fatigue and the elimination of any pathology resulting from the repetition of large amplitude movements. In addition, when the operator moves the column in the horizontal plane to position the gripping means of the load, the horizontal forces it communicates to the column are transmitted to the upper non-displaceable section and not to a sliding element in this way. element. These forces applied higher up on the column, lead to lower value torques and stresses which, exerted on the upper section, rigidly connected to the plate of the supporting structure, have no influence on the guides of the sections and do not generate wear or games.
25 Dans une forme d'exécution, les tronçons sont orientés de manière que leurs ouvertures débouchent du coté du tableau de commande, et sont disposés de manière que le tronçon de plus grande section constitue le tronçon fixe et que celui de plus petite section porte les moyens de préhension de la charge. Ainsi, l'ouverture verticale ménagée sur toute la hauteur de la colonne 30 permet à l'opérateur de vérifier le fonctionnement du mécanisme assurant le déplacement vertical et, éventuellement, d'en assurer plus facilement la maintenance, par exemple, l'examen visuel et le graissage du cable quand le moyen moteur est un palan à cable. De préférence, le tableau de commande est disposé à l'extrémité 35 inférieure d'un montant vertical médian dont l'extrémité supérieure est coudée en direction de la colonne et est fixée sur son tronçon supérieur, d'une part, par une patte s'étendant tranversalement sur les deux retours des ailes du caisson et, 2907440 3 d'autre part, par des entretoises latérales reliant le montant aux faces externes des ailes du tronçon. Cet aménagement reporte vers le haut du tronçon fixe verticalement, la zone de fixation du montant et, en conséquence la zone de transmission à la 5 colonne des efforts tranversaux assurant son positionnment dans le plan horizontal. Les entretoises rigidifient la liaison avec la colonne et améliore la rigidité de l'ensemble. Avantageusement, le tableau de commande est constitué par un cadre métallique s'étendant transversalement de part et d'autre du montant vertical et 10 dont les coté verticaux forment des bras de manipulation, ce cadre portant les moyens de commande, respectivement, a) des moyens assurant le télescopage de la colonne, b) des moyens de préhension de la charge, et c) des moyens assurant le déplacement et le blocage de la colonne sur sa structure porteuse et dans le plan horizontal.In one embodiment, the sections are oriented so that their openings open on the side of the control panel, and are arranged in such a way that the section of larger section constitutes the fixed section and that of smaller section carries the means for gripping the load. Thus, the vertical opening formed over the entire height of the column 30 allows the operator to check the operation of the mechanism ensuring the vertical displacement and possibly to ensure easier maintenance, for example, visual inspection and the greasing of the cable when the motor means is a cable hoist. Preferably, the control panel is disposed at the lower end of a median upright whose upper end is bent in the direction of the column and is fixed on its upper section, on the one hand, by a tab extending transversely on the two returns of the wings of the box and, secondly, by lateral spacers connecting the amount to the outer faces of the wings of the section. This arrangement places the upright attachment zone and, consequently, the transmission zone in the column of the transverse forces ensuring its position in the horizontal plane towards the top of the vertically fixed section. The spacers stiffen the connection with the column and improves the rigidity of the assembly. Advantageously, the control panel is constituted by a metal frame extending transversely on either side of the vertical upright and whose vertical sides form manipulation arms, this frame carrying the control means, respectively, a) means for telescoping the column, b) means for gripping the load, and c) means ensuring the displacement and the blocking of the column on its supporting structure and in the horizontal plane.
15 De construction simple, le cadre assure les fonctions de support des moyens de commande mais aussi d'organe de préhension pour l'opérateur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin scématique annexé représentant plusieurs formes d'exécution d'un manipulateur, dont la colonne télescopique comporte trois 20 tronçons. Figure 1 est une vue de coté en élévation avec coupe partielle d'un manipulateur monté sur une potence articulée, Figure 2 est une vue partielle de face en élévation de l'extrémité inférieure d'une colonne, non équipée de moyens de préhension d'une charge, 25 Figure 3 est une vue partielle de coté, en élévation et avec coupe partielle, montrant à échelle agrandie les moyens de guidage en translation des des trois tronçons, Figure 4 est une vue en coupe transversale suivant IV-IV de figure 3, lorsque les trois tronçons sont repliés l'un dans l'autre, 30 Figure 5 est une vue partielle en coupe partielle de la partie supérieure d'un manipulateur dont la structure porteuse es tcomposée de chariots àdéplacements croisés, Figure 6 est une vue de face en élévation avec coupe partielle, montrant à échelle agrandie, les moyens de suspension des rails transversaux.Of simple construction, the frame provides the support functions of the control means but also of the gripping member for the operator. Other features and advantages will emerge from the description which follows with reference to the attached scematic drawing showing several embodiments of a manipulator, the telescopic column comprises three sections. Figure 1 is a side elevational view with partial section of a manipulator mounted on an articulated stem, Figure 2 is a partial front elevational view of the lower end of a column, not equipped with gripping means FIG. 3 is a partial side elevational view, partly in section, showing on an enlarged scale the translational guiding means of the three sections. FIG. 4 is a cross-sectional view along IV-IV of FIG. when the three sections are folded into each other, Figure 5 is a fragmentary partial sectional view of the upper part of a manipulator whose carrier structure is composed of cross-moving carriages, Figure 6 is a view of face in elevation with partial section, showing on an enlarged scale, the suspension means of the transverse rails.
35 Dans la forme d'exécution représentée au dessin, la colonne télescopique est composée de trois tronçons, à savoir : 2907440 4 - un tronçon supérieur 2a, non déplaçable verticalement, car lié par sa platine supérieure 3 à un boîtier 4, lui même fixé sur une structure porteuse constituée par une potence 5, à deux bras articulés 5a et 5b, un tronçon intermédiaire 2b, monté coulissant dans le tronçon 5 précédent 2a, - et un tronçon inférieur 2c, monté coulissant dans le tronçon 2b et portant, à son extrémité inférieure, des moyens de préhension 6. Dans la réalisation représentée à la figure 1, les moyens de préhension 6 sont constitués par un mandrin à expansion radiale pouvant être engagé dans le 10 trou central d'un coil ou d'une bobine, mais il est évident que ces moyens peuvent être remplacés par un pince, articulée ou non, par un éperon horizontal ou par tout autre dispositif adapté à la nature ou à la forme de la charge à manipuler entre une zone de préhension et une zone de dépôt. Comme montré plus en détail aux figures 3 et 4, les tronçons de 15 colonne 2a, 2b et 2c sont constitués par des caissons métalliques ayant des sections transversales en C de dimensions différentes mais emboités les uns dans les autres et sont disposés de manière que celui 2a de plus grande section constitue l'élément fixe, c'est-à-dire non déplacable verticalement, et que celui 2c, de plus petite section, porte les moyens de préhension 6. L'élément intermédiaire 20 2b présente une section intermédiaire et coulisse dans le tronçon 2a, tout en recevant le tronçon 2c qui coulisse dans sa cavité. Ces mêmes figures montrent que sur les tronçons intermédiaire 2b et inférieur 2c sont fixées, par des vis 7, des glissières verticales 8. Ces dernières sont à l'extérieur et en saillie des faces des ailes 2b1 et 2c1 de ces tronçons, mais 25 aussi de leurs âmes 2b2 et 2c2. Les glissières coulissent dans des patins 9 qui sont fixés par des vis 10 contre, respectivement, les faces internes des ailes 2a1 et 2b1 et des âmes 2a2 et 2b2, des éléments, respectivement, supérieur 2a et intermédiaire 2b. La figure 3 montre que les patins 9 sont disposés par paire, à proximité de l'extrémité inférieure de chacun des tronçons 2a et 2b, et que dans 30 chaque paire les deux patins coopérant avec la même glissières 8 sont espacés d'une valeur au moins égale à leur longueur. La figure 1 montre que les moyens moteurs régissant les mouvements verticaux des composants déplaçables de la colonne comprennent : - un palan motorisé 12, dont le carter est suspendu au toit 4a du 35 boîtier 4, un cable 13 enroulé sur le tambour 12a de ce palan et dont l'extrémité libre est munie d'un crochet 14, 2907440 5 - et un axe transversal 15, porté par le tronçon inférieur 2c et sur lequel est accroché le crochet 14. Dans la forme d'exécution représentée, les caissons 2a, 2b et 2c constituant les tronçons de colonne sont disposés de manière que leur ouverture 5 centrale 16 soit tournée vers le poste de commande A, de façon que l'opérateur puisse voir les mouvements du cable 13 pendant le fonctionnement du manipulateur et puisse, pendant les phases de maintenance, accéder aisément au cable et aux moyens et circuits disposés dans els caissons. Le manipulateur est équipé d'un tableau de commande 20 qui est formé 10 par un cadre transversal 22 fixé à l'extrémité inférieure d'un montant 23 lié au tronçon supérieur 2a. Cette liaison est assurée, d'une part, par une barette 24, s'étendant tranversalement sur les retours 2c3 et liée elle-même a un coude extrême 23a du montant 23, et, d'autre part, par deux entretoises 25 reliant le montant 23 aux faces latérales 2c1 du caison.In the embodiment shown in the drawing, the telescopic column is composed of three sections, namely: 2907440 4 - an upper section 2a, not displaceable vertically, because linked by its upper plate 3 to a housing 4, itself fixed on a support structure constituted by a bracket 5, with two articulated arms 5a and 5b, an intermediate section 2b slidably mounted in the preceding section 2a, and a lower section 2c slidably mounted in the section 2b and carrying, at its In the embodiment shown in FIG. 1, the gripping means 6 consist of a radially expanding mandrel which can be engaged in the central hole of a coil or coil, but it is obvious that these means can be replaced by a clamp, hinged or not, by a horizontal spur or any other device adapted to the nature or shape of the load to be manipulated. between a gripping zone and a deposition zone. As shown in more detail in FIGS. 3 and 4, the column sections 2a, 2b and 2c consist of metal boxes having C-shaped cross-sections of different dimensions but nested within each other and arranged in such a way that 2a of larger section constitutes the fixed element, that is to say non-displaceable vertically, and that 2c, of smaller section, carries the gripping means 6. The intermediate element 2b has an intermediate section and slides in the section 2a, while receiving the section 2c which slides in its cavity. These same figures show that on the intermediate sections 2b and lower 2c are fixed, by screws 7, vertical slides 8. These are outside and projecting the faces of the wings 2b1 and 2c1 of these sections, but also 25 of their souls 2b2 and 2c2. The slides slide in pads 9 which are fixed by screws 10 against, respectively, the inner faces of the wings 2a1 and 2b1 and souls 2a2 and 2b2, elements, respectively, upper 2a and intermediate 2b. FIG. 3 shows that the shoes 9 are arranged in pairs, close to the lower end of each of the sections 2a and 2b, and that in each pair the two pads cooperating with the same slides 8 are spaced from a value at less equal to their length. FIG. 1 shows that the motor means governing the vertical movements of the movable components of the column include: - a motorized hoist 12, whose housing is suspended from the roof 4a of the housing 4, a cable 13 wound on the drum 12a of this hoist and whose free end is provided with a hook 14, 2907440 5 - and a transverse axis 15, carried by the lower section 2c and on which is hooked the hook 14. In the embodiment shown, the boxes 2a, 2b and 2c constituting the column sections are arranged so that their central opening 16 is turned towards the control station A, so that the operator can see the movements of the cable 13 during the operation of the manipulator and can, during the maintenance phases, easy access to the cable and the means and circuits arranged in the caissons. The manipulator is equipped with a control panel 20 which is formed by a transverse frame 22 fixed to the lower end of an upright 23 connected to the upper section 2a. This connection is provided, on the one hand, by a barette 24, extending transversely on the returns 2c3 and itself linked to an extreme bend 23a of the upright 23, and, on the other hand, by two struts 25 connecting the amount 23 to the side faces 2c1 of the caison.
15 Les figures 1 et 2 montrent que les entretoises 25 sont disposées au dessous de la barette 24 et près de l'extrémité inférieur du tronçon 2c, alors que la barette 24 est disposée presque à mi hauteur du même tronçon. Le cadre 22 du tableau de commande supporte deux plaquettes 26 disposée de part et d'autre du montant 23 et délimitant, avec chacun des cotés 20 verticaux 22a du cadre, un espace 27 permettant le passage de la main de l'opérateur. Ainsi pour déplacer la colonne, l'opérateur peut saisir à pleine main et avec chacune des deux mains chacun des cotés 22a du cadre et, par le montant 23, puis par la barette 24 et les entretoises 25, transmettre au tronçon 2a et à la 25 structure porteuse, l'effort nécessaire au déplacement voulu pour amener les moyens de préhension 6 a udessus de la pièce à manipuler. La figure 2 montre que les plaquettes 26 portent les moyens de commande et, par exemple : le boitier de commande 28 du palan 12, relié à ce palan par un 30 cable conducteur 29, des contacteurs 30 d'arret complet des mouvements, disposés de chaque coté du montant 23, un contacteur 32 de fonctionnement des moyens de préhension, -et un contacteur 33 de fonctionnement de moyens de freinage ou de 35 blocage d'une fonction, par exemple,commande des freins de blocage des bras 5a et 5b de la potence 5. Avec ce manipulateur, lorsque les moyens de préhension sont positionnés au dessus de la charge et que l'opérateur commande, à partir du 2907440 6 tableau 20, l'abaissement des moyens de préhension 6, par détélescopage des tronçons 2b et 2c, cet opérateur n'a pas à suivre physiquement le mouvement d'abaissement, pas plus d'ailleurs que le mouvement inverse lors de la remontée de la charge. II en résulte qu'il est soumis à une moins grande fatigue et que sont 5 supprimés tous les risques d'accidentd musculaires ou du rachis. La platine 3 de la colonne est fixée sur le boîtier 4 soit directement, soit avec interposition d'une couroone à billes, non représentée, donnant un degré de liberté supplémentaire. La description qui précède fait référence à une colonne à trois tronçons 10 mais il est évident que l'invention s'applique également aux colonnes ayant plus de trois composants et à celles n'en ayant que deux. De même, l'invention est indépendante de la structure porteuse qui peut être constituée par une potence, par un portique déplaçable, par le chariot déplaçable transversalement d'un pont roulant déplaçable longitudinalement, ou 15 par deux chariots à mouvements croisés, comme montrés aux figures 5 et 6. Dans cette forme de réalisation des figures 5 et 6, la platine 3 de la colonne est supportée par une couronne à billes 35 portée par un châssis 36. Ce dernier forme le corps d'un chariot tranversal 37 sur lequel sont articulés, par des axes 38, au moins quatre biellettes verticales 39 (figure 6) porteuses chacune 20 d'une paire de galets 40. Chaque paire de galets 40 repose sur les retours internes 41a des ailes de rails en C 41 qui sont disposés transversalement. Chaque rail 41 est suspendu, par des balancelles 42, fixées à chacune de ses extrémités, sur le châssis 43 d'un chariot longitudinal 44 déplaçable longitudinalement sur des rails 46.Figures 1 and 2 show that the spacers 25 are disposed below the barrel 24 and near the lower end of the section 2c, while the barrel 24 is disposed almost halfway up the same section. The frame 22 of the control panel supports two plates 26 disposed on either side of the upright 23 and defining, with each of the vertical sides 22a of the frame, a space 27 allowing the passage of the hand of the operator. Thus to move the column, the operator can seize by full hand and with each of the two hands each side 22a of the frame and, by the amount 23, then by the barrette 24 and the spacers 25, transmit to the section 2a and the Carrier structure, the effort required for the displacement required to bring the gripping means 6 above the workpiece. FIG. 2 shows that the plates 26 carry the control means and, for example: the control box 28 of the hoist 12, connected to this hoist by a conductive cable 29, contactors 30 of complete stop movements, arranged each side of the upright 23, a contactor 32 for operating the gripping means, and a contactor 33 for operating means for braking or blocking a function, for example, controlling the brakes for locking the arms 5a and 5b of 5. With this manipulator, when the gripping means are positioned above the load and the operator controls, from the table 20, the lowering of the gripping means 6, by detelescoping the sections 2b and 2c, this operator does not have to physically follow the lowering movement, any moreover than the reverse movement during the ascent of the load. As a result, it is less fatigued and all the risks of muscle injury or spine are removed. The plate 3 of the column is fixed on the housing 4 either directly or with the interposition of a ball bearing, not shown, giving an additional degree of freedom. The foregoing description refers to a three-section column, but it is obvious that the invention also applies to columns having more than three components and those having only two. Similarly, the invention is independent of the support structure which may be constituted by a bracket, a movable gantry, the transversely displaceable carriage of a longitudinally displaceable traveling crane, or two cross-movement carriages, as shown in FIGS. Figures 5 and 6. In this embodiment of Figures 5 and 6, the plate 3 of the column is supported by a ball ring 35 carried by a frame 36. The latter forms the body of a tranversal carriage 37 on which are articulated, by pins 38, at least four vertical rods 39 (FIG. 6) carrying each 20 of a pair of rollers 40. Each pair of rollers 40 rests on the internal returns 41a of the rails of C 41 which are arranged transversely . Each rail 41 is suspended, by swings 42, fixed at each of its ends, on the frame 43 of a longitudinal carriage 44 movable longitudinally on rails 46.