FR2957415A3 - Banc d'essai pour marchandises palettisees - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une machine et des procédés utilisant cette machine adaptée pour réaliser les tests de stabilité d'une pile de marchandises en la soumettant à une accélération horizontale contrôlée. Cette dernière peut évoluer dans le temps selon une courbe choisie au préalable ou être parfaitement constante pendant une période déterminée. La machine peut être utilisée pour tester la stabilité de la pile sous l'effet d'une accélération unique ou d'accélérations répétées dans un sens de va-et-vient.

Description

Banc d'essai pour marchandises palettisées 5

État de la technique Actuellement, la stabilité d'une pile de produits, nommée ci-après unité de chargement, typiquement une palette chargée de marchandises, est testée à l'aide 10 de différents types d'appareils et de machines :

Avec un premier appareil, la palette est placée avec des marchandises sur un chariot qui peut lui-même se déplacer sur un plan incliné. Cette palette, chargée de marchandises, est sécurisée ou non sur la plateforme du chariot, p.ex. à l'aide 15 de sangles. Le chariot est construit de sorte que la plateforme est horizontale lorsque le chariot se trouve sur le plan incliné. Sous l'effet de la pesanteur, le chariot descend le long de la pente et vient buter contre un mur. La hauteur du mur peut souvent être choisie selon plusieurs cas de figure : soit le chariot seul vient buter contre le mur, soit le chariot et la palette heurtent le mur, soit le chariot 20 avec la palette et une partie des marchandises heurtent le mur. Aussi, il est possible de choisir le matériau contre lequel le ou les éléments cités entreront en contact, en partant du béton jusqu'à une certaine épaisseur de mousse de polystyrène. Bien entendu, la longueur de la pente le long de laquelle le chariot se déplace vers le bas peut également être choisie. Cette distance détermine la vitesse 25 de collision. La méthode d'essai décrite peut être utilisée, entre autres, pour vérifier la solidité de l'emballage d'une unité de chargement de marchandises. Si les marchandises sont constituées de boîtes en carton enveloppées d'un bloc avec un film étirable, il est possible de vérifier : le degré de déplacement des boîtes les unes des autres, dans quelle mesure elles se désolidarisent de la palette, 30 l'importance de la déformation des boîtes inférieures lors de la collision,... Dans la pratique, un tel appareil et la méthode d'essai correspondante peuvent surtout être utilisés pour des tests relatifs : la comparaison de la stabilité respective de différents emballages, différentes marchandises,... Les forces exactes et surtout la durée des forces ne peuvent pas être fixées de façon qu"il est 35 impossible de déterminer si l'unité de chargement peut résister à une force déterminée pendant un temps donné.

Un deuxième groupe existant d'appareils se compose d'une table sur laquelle peut être placée la palette avec les marchandises. La table est amenée à vibrer. En 40 fonction de l'installation qui génère les vibrations, différentes variantes sont possibles : il peut s'agir d'une vibration purement verticale, d'une vibration sur un plan vertical avec une amplitude et une fréquence identiques dans deux directions orthogonales dans ledit plan vertical, une vibration sur un plan vertical entièrement réglable dans un certain spectre de fréquence/amplitude dans deux 45 directions orthogonales, d'une vibration avec 3 degrés de liberté ou même une vibration avec 6 degrés de liberté réglables chacun avec une certaine fréquence et amplitude. Ce type de tests est destiné à étudier l'effet des vibrations sur la stabilité d'une unité de chargement au cours du transport. À cet égard, il existe par ailleurs diverses normes qui décrivent quelles vibrations doivent être imposées à une unité de chargement. Grâce à l'utilisation d'un tel mode de vibration normé, il est à nouveau possible de réaliser des tests relatifs: différents emballages, différentes marchandises, différentes températures,... peuvent être comparés.

Dans le cas d'un troisième type d'appareil de test existant, la palette avec les marchandises est placée sur une table. Elle peut ou non y être sécurisée. La table est ensuite basculée lentement. Le degré d'inclinaison de la table qui va rendre l'unité de chargement instable est une mesure pour la stabilité de l'unité de chargement sécurisée ou non. Un tel appareil de test est très simple et adapté pour comparer différentes unités de chargement respectives. Dans ce cas aussi, il est impossible de montrer de façon univoque qu'une unité de chargement résiste à une force déterminée pendant un temps donné.

Il n'est pas possible à l'aide des appareils décrits et les méthodes d'essai correspondantes de prédire si une unité de chargement, sécurisée ou non dans le compartiment de chargement d'un camion, d'un bateau, d'un avion ou ailleurs, est suffisamment stable pour résister à des forces d'inertie spécifiques. Néanmoins, divers règlements, normes ou lois prescrivent des valeurs numériques d'accélérations auxquelles une unité de chargement sécurisée doit pouvoir satisfaire.

Description de l'invention et des formes de réalisation

La machine, nommée banc d'accélération, qui constitue l'objet de l'invention de ce brevet, et les méthodes qui font également partie de ce brevet, permettent de vérifier si une unité de chargement, sécurisée d'une certaine façon, peut résister à des forces suite à une accélération prescrite. L'unité de chargement est normalement une pile de marchandises et l'accélération peut changer la forme de la pile ou peut déformer la pile. Cette invention se rapporte à une machine pour l'accélération d'une unité de chargement, comme une pile des produits, en particulier une palette de marchandises. L'invention se rapporte également à une méthode pour tester la stabilité de l'empilement des marchandises, une méthode permettant de tester la stabilité d'un éventuel dispositif de sécurisation de marchandises sur une palette, une méthode pour tester la stabilité de la sécurisation de la palette dans un compartiment de chargement donné, une méthode pour tester la stabilité d'une unité de chargement qui a été placée contre une seconde unité. A cet effet, l'unité de chargement est soumise à une accélération horizontale contrôlée. L'accélération peut évoluer dans le temps selon une courbe choisie au préalable ou être parfaitement constante pendant une période choisie.45 Un premier aspect de l'invention concerne un appareil comprenant un guidage à double précision sur lequel un chariot peut se déplacer. Le chariot est fixé sur le guidage à l'aide de blocs de guidage qui absorbent des forces transversales et des forces verticales. Le stator d'un moteur électrique spécifique est fixé sur le chariot.

Le rotor du moteur est relié à un coupleur à un multiplicateur de vitesse avec un axe sortant sur lequel est fixée une roue dentée, s'engrenant elle-même dans une crémaillère fixée au châssis sur lequel le guidage aussi est fixé. Lors du montage, la roue dentée poussée radialement contre la crémaillère, avec une force radiale égale à environ 5% de la force tangentielle qu'une dent peut supporter. La rotation du moteur entraîne le déplacement du chariot sur le guidage. Sur le chariot est prévue une plateforme qui peut être équipée de divers matériaux, entre autres, de matériaux fréquemment utilisés pour la réalisation de plateformes de chariots ou autres, comme une tôle larmée en acier ou en aluminium, du contreplaqué, des tapis antidérapants,... Autour de la plateforme, il est possible de monter une cage, munie de nombreux points de fixation pour des moyens de sécurisation afin que l'unité de chargement placée sur la plateforme puisse être sécurisée selon les souhaits ou l'usage dans le secteur des transports. La machine peut être équipée d'un système de mesure de position, soit basé sur la mesure de la position du chariot vis-à-vis de la partie fixe, soit basé sur la mesure de la position angulaire du rotor vis-à-vis du stator du moteur.

Une forme de réalisation préférentielle d'un appareil suivant cette invention contient aussi au moins une paroi mobile qui est placée contre l'unité de chargement ou à une courte distance de celle-ci, de préférence dans la direction de déplacement de l'unité à tester. Une telle paroi peut être munie d'un revêtement dans le matériau qui se situe à l'extérieur de l'unité de chargement à tester. La paroi peut basculer en arrière au cours de l'accélération et revient dans une position verticale lors du ralentissement. Aussi bien durant la phase d'accélération d'un essai que durant la phase de ralentissement, l'unité de chargement à tester et la paroi peuvent exercer un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre, comme cela se produit avec différentes unités de chargement se trouvant l'une derrière l'autre dans un camion qui freine.

De préférence, un appareil suivant cette invention comprend l'utilisation d'un moteur synchrone, plus particulièrement d'un moteur couplé capable de fournir un couple élevé à bas régime, indépendamment du nombre de tour dans une plage donnée. Un tel moteur permet de maintenir la position angulaire du rotor en fonction du temps, correspondant à une accélération linéaire du chariot donnée, comme cela est exigé pour les méthodes d'essai décrites ci-dessous.

De préférence, un appareil suivant cette invention comprend l'utilisation d'un multiplicateur de vitesse avec un rapport de démultiplication compris entre 0,1 et 10, comme en particulier 1/1 (pas de réduction), une roue dentée hélicoïdale et d'une circonférence du cercle primitif de 400 mm. Une telle configuration permet de soumettre une masse pouvant atteindre 3000 kg, de préférence comprise entre 1000 et 3000 kg, comme notamment 2000 kg, à une accélération jusqu'à 20 m/s2, en particulier de 5 à 20 m/s2, et plus particulièrement de 10 m/s2. Une outre forme de réalisation préférentielle d'un appareil suivant cette invention atteint pour un régime moteur de 1500 trs/min, une vitesse de 6 m/s.

Grâce au réglage de la position angulaire du rotor du moteur en fonction du temps, le chariot muni d'une unité de chargement peut être accéléré exactement comme voulu dans la direction du guidage. De préférence, un appareil suivant cette invention contient en outre un régulateur afin de régler la position angulaire du rotor et/ou l'accélération souhaitée de l'unité de chargement.

Un deuxième aspect de cette invention comprend des procédés pour tester la stabilité d'une unité de chargement, rendus possibles grâce à l'utilisation de la machine suivant le premier aspect de cette invention.

Une première méthode concerne un procédé pour tester la stabilité un empilement de marchandises sous l'effet des forces d'inertie qui surviennent lors d'une accélération donnée. Ce procédé comprend : (i) la mise en place de l'unité de chargement à tester, comme une pile de marchandises, par ex. sur une palette, sur le chariot ou la plateforme du banc d'accélération, (ii) optionnellement le déplacement du chariot à des vitesses et des ralentissements négligeables vers une extrémité du guidage ; (iii) le déplacement du chariot avec une accélération donnée, de préférence pendant un temps donné, par commande du moteur électrique. Une forme de réalisation préférentielle de ce procédé comprend en outre (iv) l'immobilisation du chariot en le freinant, ce qui s'effectue de préférence lentement.

Une seconde méthode concerne un procédé pour tester la stabilité d'un empilement sécurisé de marchandises, en particulier des marchandises empilées sur une palette et sécurisées au moyen d'un film étirable, d'un film rétractable, de feuillards, de papier antidérapant ou d'autres moyens souhaités ou usuels dans le secteur des transports, sous l'effet des forces d'inertie qui surviennent lors d'une accélération donnée. Ce procédé comprend (i) la mise en place de l'empilement de marchandises sécurisées sur le chariot ou la plateforme du banc d'accélération ; (ii) empêcher que la partie inférieure de l'empilement de marchandises sécurisées se déplace vis-à-vis du chariot ou de la plateforme, de préférence en mettant en place un bord d'arrêt continu ou non de quelques cm de hauteur autour du chariot ; (iii) l'accélération du chariot avec l'accélération donnée, de préférence pendant un temps déterminé, par commande du moteur électrique. Une forme de réalisation préférentielle de ce procédé comprend (iv) l'immobilisation lente du chariot en le freinant.

Une troisième méthode concerne un procédé pour tester la stabilité d'un système de sécurisation du chargement sous l'effet de forces d'inertie qui surviennent lors 45 d'une accélération donnée. Il s'agit ici le plus souvent du dispositif de sécurisation d'une unité de chargement sur la plateforme d'un camion ou équivalent. Un système de sécurisation peut utiliser des sangles, des chaînes, des supports et des cloisons. De préférence, une plaque d'appui est d'abord mise en place sur le chariot du banc d'accélération, la plaque d'appui étant composée du même matériau que la plateforme sur laquelle l'unité de chargement est sécurisée. Les points d'ancrage et/ou les cloisons nécessaires doivent aussi être installés à cet effet sur le chariot du banc d'accélération, de préférence en installant une cage sur un, deux ou plusieurs pans du chariot, contre ou à une certaine distance de l'unité de chargement, en fonction de la nature du dispositif de sécurisation qui doit être testé. Dans la cage, les points d'ancrage peuvent être prévus, tels que présents dans le système de sécurisation à tester. Ce procédé comprend (i) la mise en place de l'unité de chargement sur la plaque d'appui ; (ii) l'installation des éléments du système de sécurisation, comme des sangles, des chaînes, des supports,... et des parois ; (iii) l'accélération du chariot conformément à l'accélération donnée, de préférence pendant un temps déterminé, par commande du moteur électrique. Une forme de réalisation préférentielle de ce procédé comprend (iv) l'immobilisation lente du chariot en le freinant.

Une quatrième méthode concerne un procédé pour tester la stabilité d'une unité de chargement, tenant compte de l'effet d'une deuxième unité de chargement identique ou non, qui est placée contre ou à une courte distance de la première unité. Ce procédé comprend (i) la mise en place d'une paroi contre ou à une courte distance de l'unité de chargement à tester, dans la direction de déplacement de l'unité de chargement à tester ; (ii) l'accélération du chariot avec une accélération donnée, de préférence pendant un temps déterminé, par commande du moteur électrique. Ainsi, une paroi sera basculée contre l'unité de chargement à tester. En fonction de la stabilité de l'unité, celle-ci sera plus ou moins déformé en s'éloignant de la direction de déplacement. L'accélération est de préférence maintenue durant un certain temps, après quoi (iii) le chariot est (lentement) ralenti. Lors du ralentissement, la paroi sera de nouveau basculée dans la position verticale, et l'unité de chargement à tester, si elle dépasse une certaine limite de stabilité minimum, évoluera de nouveau dans une position verticale. La pénétration de la déformation de la palette à tester dans la direction de déplacement est évitée grâce à une paroi qui simule la présence d'une deuxième unité de chargement. Cette paroi mobile est de préférence, comme décrit pour une forme de réalisation préférentielle d'un appareil suivant l'invention, recouverte à l'arrière d'un film, de carton ou d'un autre matériau, à savoir le matériau qui se trouve à l'extérieur d'une deuxième unité de chargement.

La machine et les procédés suivant cette invention peuvent être utilisés pour tester la stabilité de la pile sous l'effet d'une accélération unique ou sous l'effet d'accélérations répétées, dans une direction de va-et-vient. L'unité de chargement dont la stabilité est testée peut être placée purement et simplement sur la partie mobile de la machine pour tester la stabilité de l'unité de chargement en soi.

L'unité de chargment peut aussi être sécurisée à la partie mobile de la machine pour tester la stabilité de la pile sécurisée.

Ainsi, un exemple d'une machine suivant l'invention a été construit et utilisé pour la réalisation de tests suivant les deuxième et troisième méthodes décrites de l'invention. A cet effet, le chariot du banc d'accélération est équipé d'une plaque de contreplaqué en bois de 40 mm d'épaisseur munie à la partie supérieure d'une couche de fibre de verre, dans ce cas une plaque de type EcotransGFA®. Une palette-euro en bois est placée sur cette plateforme, sur laquelle 50 boîtes en carton ondulé sont empilées en 5 couches. Entre la palette et la couche inférieure de boîtes, une couche de papier antidérapant est mise en place, ainsi qu'entre les différentes couches de boîtes. Dans les boîtes se trouvent des produits de consommation, dans ce cas des bouteilles de détergent. L'ensemble de la palette et des boîtes est enveloppé d'un film étirable d'un épaisseur de 0,100 mm selon un modèle d'enroulage décrit. Cet ensemble forme une unité de chargement typique, dans ce cas avec une masse de 1450 kg.

Pour tester la stabilité d'un empilement sécurisé suivant la deuxième méthode de l'invention, la palette avec les boîtes, les couches antidérapantes et le film étirable est purement et simplement placée au milieu du chariot sur la plaque EcotransGFA®. Le chariot est accéléré jusqu'à 8 m/s2, vitesse à laquelle la pile de boîtes est renversée. Il en est déduit que l'empilement sécurisé ne peut pas résister aux forces d'inertie suite à une accélération de 8 m/s2.

La stabilité d'un système de sécurisation du chargement est testée suivant la troisième méthode de l'invention. Sur la plaque EcotransGFA®, un tapis antidérapant en caoutchouc est placé à hauteur d'une palette-euro. À côté du tapis antidérapant, deux points d'ancrage sont vissés sur l'EcotransGFA®. Une palette en bois avec des boîtes de détergent est placée sur le tapis antidérapant, entre les points d'ancrage, comme décrit ci-dessus. La palette de marchandises enveloppée est tendue vers le bas avec 1 sangle, la sangle étant fixée aux points d'ancrage. La sangle est tendue dans ce cas avec une force de 3000 N. Ensuite, le chariot est amené lentement vers l'extrémité du guidage. Après quoi le moteur est réglé pour réaliser une accélération de 10 m/s2 pendant 0,5 s, suivie immédiatement d'une accélération (ralentissement) de -5m/s2 jusqu'à immobilisation. Après ce mouvement, l'unité de chargement est inspectée. Dans ce cas, aucune boîte n'est tombée de la palette et la palette ne s'est pas déplacée par rapport au chariot. On peut en conclure que le système de sécurisation testé résiste aux forces suite à une accélération de 10 m/s2.

L'invention a toutefois un domaine d'application plus large que les seuls tests suivant les quatre méthodes décrites. Grâce à la force de montage entre la roue dentée et la crémaillère, il est possible de soumettre une unité de chargement, qui est placée sur le chariot, à une vibration horizontale très contrôlée. Il suffit pour cela de donner au moteur un mouvement de va-et-vient avec l'amplitude souhaitée. Il est non seulement possible de choisir la fréquence, mais il est même possible de contrôler l'évolution de l'accélération au sein d'un cycle de déplacement. Au cours d'un tel test, la force dans des éléments de sécurisation peut être mesurée.

Claims (11)

1. Revendications1. Machine adaptée pour tester la stabilité d'un empilement de produits, d'une unité de chargement, d'un système de sécurisation de chargement, d'une unité de chargement qui interagit avec une unité de chargement voisine, comprenant un chariot qui peut se déplacer sur un guidage (de double précision) avec une accélération spécifique, actionnée par un moteur électrique dont le stator est fixé sur le chariot, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse dont l'axe sortant est équipé d'une roue dentée qui s'engrène, avec une force de précontrainte radiale, dans une crémaillère correspondante fixée sur le même châssis que celui sur lequel le guidage est fixé.
2. 2. Machine, selon la première revendication, dont le moteur électrique est un moteur synchrone.
3. 3. Machine, selon la revendication 1 ou 2, dont le rapport de démultiplication du 20 multiplicateur de vitesse est une valeur entre 0,1 et 10.
4. 4. Machine, selon l'une des revendications 1 à 3, qui est capable d'accélérer une masse allant jusqu'à 3000kg avec une accélération au choix de 20m/s2 maximum, jusqu'à une vitesse de 10m/s maximum, le multiplicateur de vitesse étant 25 composé d'un logement avec un seul axe à roulement.
5. 5. Machine, selon l'une des revendications 1 à 4, dont le chariot comprend au moins l'un des éléments suivants : une plateforme, un bord d'arrêt continu ou non autour du chariot ou de la plateforme, une cage équipée d'au moins un point de 30 fixation pour les moyens de sécurisation et une paroi, la paroi pouvant être positionnée à un endroit arbitraire du chariot et qui pouvant basculer lors de l'accélération autour d'un axe horizontal et pouvant être recouvert d'un matériau au choix. 35
6. 6. Machine, selon l'une des revendications 1 à 5, la machine comprenant en outre un système de mesure pour la position du chariot.
7. 7. Procédé pour tester la stabilité d'un empilement de marchandises ou d'une unité de chargement sous l'effet des forces d'inertie qui surviennent lors d'une 40 accélération horizontale donnée, comprenant (i) la mise en place de l'unité de chargement à tester sur le chariot d'un appareil selon l'une des revendications 1 à 6 et (ii) l'accélération du chariot avec l'accélération horizontale donnée, par une commande adaptée du moteur électrique.
8. 8. Procédé, selon la revendication 7, lors duquel l'empilement de marchandises ou l'unité de chargement est sécurisé au moyen d'un film étirable, d'un film rétractable, de feuillards, de papier antidérapant ou d'autres moyens souhaités ou usuels dans le secteur des transports.
9. 9. Procédé pour tester un système de sécurisation et la stabilité de celui-ci sous l'effet du forces d'inertie qui surviennent lors d'une accélération horizontale donnée, comprenant (i) la mise en place de l'unité de chargement à tester sur le chariot ou la plateforme d'un appareil selon l'une des revendications 1 à 6 ; (ii) la mise en place des éléments du système de sécurisation, tels que du sangles, des chaînes, des supports,... des parois et la sécurisation de l'unité de chargement et (iii) l'accélération du chariot conformément à l'accélération horizontale donnée, par une commande adaptée du moteur électrique.
10. 10. Procédé, selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel une paroi mobile est placée contre ou à une courte distance de l'unité de chargement à tester, dans la direction de déplacement de l'unité de chargement à tester avant que le chariot ne soit accéléré, par quoi la paroi peut basculer, lors de l'accélération du chariot, contre l'unité de chargement.
11. 11. Procédé, selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel le chariot avec l'unité de chargement placée sur celui-ci est soumis à des accélérations horizontales données successives dans une direction de va-et-vient, grâce à une commande appropriée du moteur électrique.