WO2005026036A1 - Engin de levage - Google Patents

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WO2005026036A1
WO2005026036A1 PCT/CH2004/000577 CH2004000577W WO2005026036A1 WO 2005026036 A1 WO2005026036 A1 WO 2005026036A1 CH 2004000577 W CH2004000577 W CH 2004000577W WO 2005026036 A1 WO2005026036 A1 WO 2005026036A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dart
jib
boom
lifting device
counterweight
Prior art date
Application number
PCT/CH2004/000577
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Marc Yerli
Original Assignee
Jean-Marc Yerli
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jean-Marc Yerli filed Critical Jean-Marc Yerli
Priority to US10/571,982 priority Critical patent/US7331476B2/en
Priority to CA002539014A priority patent/CA2539014A1/fr
Priority to EP04761917A priority patent/EP1667931B1/fr
Priority to AT04761917T priority patent/ATE446275T1/de
Priority to AU2004272136A priority patent/AU2004272136A1/en
Priority to DE602004023738T priority patent/DE602004023738D1/de
Publication of WO2005026036A1 publication Critical patent/WO2005026036A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/68—Jibs foldable or otherwise adjustable in configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/72—Counterweights or supports for balancing lifting couples
    • B66C23/74—Counterweights or supports for balancing lifting couples separate from jib
    • B66C23/76—Counterweights or supports for balancing lifting couples separate from jib and movable to take account of variations of load or of variations of length of jib

Definitions

  • the present invention relates to a machine for lifting and handling loads with an adjustable and articulated distributing jib, comprising a pylon with a rotating pivot, an articulated jib comprising a jib foot, articulated at its first end at the top of the pylon by an axis of horizontal rotation, a dart articulated in rotation by a horizontal articulation axis at the second end of the boom foot, a boom retention assembly comprising at least one punch, a boom retention sling and a mobile counterweight connected to the boom by said retaining sling
  • Cranes with lifting distributing jibs have the advantage, compared to horizontal jib cranes, of being able to bring loads to greater heights, at comparable pylon heights.
  • the deadweight effort of a boom operating in lifting mode varies considerably between the positions of the boom close to the horizontal and the raised position close to the vertical. This is why this type of crane is sometimes provided with a mobile counterweight, the position of which varies as a function of the angle made by the boom with the horizontal.
  • the document DE 3438937 describes a lifting jib crane, with a platform at the top of the pylon, carrying a counterweight disposed at one end of a swinging arm.
  • the position of the arm is controlled by the angular position of the boom, attached to the other end of the swingarm, so that the counterweight is near the axis of rotation of the pylon when the boom is raised, and moves away in a pendulum motion when the boom s' tilt to the horizontal.
  • This device does little to assist the lifting operation for large lifting angles.
  • This type of crane always requires a high torque lifting motor device.
  • Document EP 379448 describes a lifting jib crane comprising a rotating pivot, on which the jib is mounted, a platform carrying the jib lifting and lifting mechanisms as well as a mobile counterweight, fixed at the rear of the pivot, opposite the arrow.
  • the counterweight is mounted rolling on rectilinear longitudinal members of the platform, which have a slight slope directed towards the axis of the pylon.
  • the counterweight is connected by a retaining tie to the jib, via a deflection pulley, so as to move away from the pylon when the jib lowers horizontally and to approach the pylon when the jib is raised.
  • This device compensates for the moment of the dead weight of the boom on the pylon structure, but the lifting requires a mechanism providing a very high torque.
  • Document DE 1260733 describes a crane of this type and proposes to reduce or even eliminate the counterweight and to use a distribution booster cable, fixed to the end of the dart tip, cooperating with an arrow retaining cable acting on the end of the counter-dart, via punches and deflection pulleys, these two cables being actuated by winches.
  • the implementation of these winches requires very high torque motors.
  • Patent FR 2605619 describes a folding lifting device which combines the effects of an articulated distributing jib crane with those of a lifting distributing jib crane, thus giving it a certain versatility.
  • this crane due to the design of the articulations of the distributing jib, this crane always has a significant minimum reach.
  • the height gain under hook when the tip of the arrow is raised remains relatively small, not being able to exceed an angular amplitude equivalent to 30 ° relative to the horizontal.
  • Patent application EP 1057776 of the applicant describes a folding lifting device with an adjustable distributing jib capable of working in articulated mode or in lifting mode.
  • the arrow consists of a boom foot, the first end of which is mounted at the top of the pylon, and a dart mounted in articulation on the second end of the boom foot, this dart being delimited by this articulation in two parts, with know a counter-dart and a dart point.
  • the counter-dart and the part of the jib foot close to this articulation are shaped so that the jib foot and the dart can come into alignment in liftable working mode, which increases both the horizontal reach and the height maximum under hook of the machine.
  • This device uses a distribution cable not maintained by guides over a long length when the boom is almost fully deployed, hence problems of stability in rotation and distribution under load and headwind.
  • Patent application WO 02/04336 by the applicant describes folding lifting devices and tower cranes with jibs swiveling, articulated, lifting and tilting dart distributors.
  • the part of the jib foot adjacent to the dart and the counter-dart have conjugate shapes allowing the dart point to come into position aligned with the jib foot in the lifting work mode.
  • a system of jacks is arranged at the articulation between the boom foot and the dart to ensure the deployment and the folding of the boom in horizontal or tilted articulated working mode.
  • a mobile counterweight system allows the crane to be balanced in all working positions: this system comprises in combination a fixed counterweight, for example at the end of the mechanism platform, a main pendulum counterweight and a second oscillating counterweight corrector.
  • the adjustment of the masses and positions of the three counterweights allows these cranes to be optimally balanced in the different lifting, tilting and articulated working modes.
  • the object of the present invention is to provide a lifting device of the defined type of input which does not have the drawbacks mentioned above.
  • the object of the present invention is in particular to propose a lifting machine having the same character of versatility of use as that described in the document WO 02/04336 while lowering the manufacturing cost, by simplifying the implementation and, moreover, by reducing the space requirement below the platform.
  • the mobile counterweight exerts, simply via the boom retaining sling (s), a pull on this boom, the intensity of which depends on the local slope of the guide track at the position of the counterweight.
  • the mobile counterweight also exerts a bearing force on the guide track, which results in a torque exerted on the structure of the machine secured to the guide track, this couple being a function of the distance between counterweight and axis of the pylon , and also the local slope at the position of the counterweight.
  • the boom retaining assembly of the lifting device according to the invention may comprise only one retaining sling. It is however preferable to use a set of two slings and two punches with their respective deflection pulleys, the slings being arranged and attached on either side of the boom, arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry thereof .
  • the description below describes, for the sake of educational simplicity, a lifting machine equipped with a retaining sling. It applies mutatis mutandis to a machine fitted with two slings.
  • the guide track according to the invention is arranged opposite the arrow, that is to say that seen in vertical projection on a horizontal plane, it extends in the opposite direction of the projection of the arrow, relative to the axis of rotation of the pylon.
  • the guide track in side view, it has a curved profile, the slope variations being chosen by the manufacturer according to the forces required by the boom.
  • the guide track has in its first portion, the closest to the pylon, a slight slope, lower than the slope of a second portion of the track, further from the pylon.
  • the guide track may have two or more portions of constant but different slopes, preferably connected to each other by a rounding.
  • the guideway may have a more complex profile.
  • the guide track may have a curvilinear profile, in particular a sigmoidal profile.
  • the mobile counterweight is provided with rolling means, such as wheels or rollers, and the guide track can comprise one or more rails on which said rolling means roll.
  • rolling means such as wheels or rollers
  • the guide track can comprise one or more rails on which said rolling means roll.
  • Such a track can be produced by means of a pair of curved rails, parallel to each other, and the counterweight can consist of a roller carriage, movable on these rails, and of ballast elements carried by said cart.
  • the guide track could also consist of a plurality of rollers on which the mobile counterweight slides, or of any equivalent mechanical system.
  • a counterweight of weight P placed on the guide track when it is located at a distance x from the axis of the pylon, in an area where the guide track has an angle ⁇ with the horizontal, exerts on the one hand a restoring force F on the boom via the retaining sling and the return pulleys, and on the other hand a bearing force on the guide track which generates a torque C exerted on the structures of the crane, opposing the torque exerted by the dead weight of the boom and the lifting load on the pylon.
  • these forces correspond to the two components of the vector P, respectively parallel and perpendicular to the guide track, and
  • ⁇ varies as a function of x, the function ⁇ (x) being determined by the choice of the curvilinear profile of the guideway made by the manufacturer of the crane.
  • the distance x of the counterweight relative to the axis of the pylon being itself a decreasing function of the angle made by the jib foot with the horizontal, due to the connection via the retaining sling, the choice of profile of the guideway according to the invention makes it possible to modulate a deflection component of the boom, so that all of the restoring and supporting forces automatically balance the crane during the movements of the crane in articulated work, and can assist the mechanism (s) operating the deployment and folding of the boom, such as jacks, motors and winches. If the crane is operating in lifting mode, this recall component automatically assists the boom lifting mechanism.
  • variable return component in the lifting, articulated or tilting dart working mode allows the use of mechanical lifting devices offering a lower maximum torque and maximum power.
  • the use of this variable return component of the counterweight also allows the use of less powerful, lighter and more economical devices than a system of hydraulic jacks, for example electric winches, to operate the boom in articulated working mode. for horizontal load distribution.
  • reaction time of a system with electric motors is faster than that of a system based on hydraulic cylinders, which is penalized by the long length of the pipes.
  • the use of an electric motor system therefore improves the comfort of the crane operator. Finally, maintenance is also reduced and easier.
  • the counterweight system according to the invention can be applied - to lifting devices with articulated distributing jib, or - to lifting jib machines, or - to articulated and lifting jib machines, or - to articulated, lifting boom and tilting jib.
  • the counterweight system according to the invention can in particular be used for machines whose arrow comprises a jib foot articulated at the top of the pylon by its first end, a dart articulated in rotation at the second end of the jib foot, the so-called dart comprising on either side of its axis of articulation at the foot of the arrow respectively a dart point and a counter-dart, the said second end of the arrow foot and the counter-dart having conjugate shapes allowing the point of the dart to come into position aligned with the jib foot in the lifting working position, the end of the jib retaining sling being fixed to the dart.
  • the counterweight system according to the invention can be used not only for tower cranes, but also for lifting machines with collapsible, self-erecting pylons.
  • the counter-dart and the second end of the jib foot may have conjugated prismatic profiles and come into contact with one another when the jib foot and dart are aligned.
  • the second end of the boom foot can have the shape of a fork with two branches and the counter-dart is housed in the space between the two branches.
  • the jib foot is made up of two parallel beams and the counter-dart is received in the space between the two beams.
  • the jib may include a jib foot / dart blocking device such as those described in document WO 02/04336.
  • the rotation of the dart around the second end of the jib foot is carried out by means of a system of opposing cables wound and unwound by means of electric winches.
  • these winches, part of the cables and their deflection pulleys can be housed in the jib foot. More precisely, the winches are housed at the base of the jib foot to obtain a better balance of the crane by reducing as much as possible the self-weight of the winches towards the center of the pylon. This location improves maintenance due to the fact that the winches are located close to the turning pivot, i.e. the platform.
  • the rotation of the dart around the end of the jib foot is carried out by means of a gear system comprising a motor, a pinion and a toothed segment.
  • the motor is fixed to the jib foot and drives, via a pinion, a circular toothed segment secured to the dart.
  • - fig. 1 shows two schematic views, in profile in front and in lb, of a construction crane according to the invention, mounted on a crawler, boom folded and raised, the dart being folded against the boom foot;
  • - fig. 2 is a schematic profile view of a counterweight guide track
  • - fig. 4 is a side view of a counterweight
  • - fig. 5 is a front view of a counterweight
  • - figs. 6a and 6b are two schematic side views of a lifting jib crane
  • figs. 7a, 7b and 7c are three schematic side views of an articulated jib crane
  • FIGS. 7a, 7b and 7c are detailed views illustrating the operation of the crane of FIGS. 7a, 7b and 7c;
  • - figs. 9a, 9b are two schematic side views of a crane operating in a tiltable jib working mode;
  • FIG. 10a 10b and 10c are three schematic views illustrating another embodiment of an articulated jib crane
  • - fig. 11 is an overall view, in profile, of an exemplary embodiment of a tower crane.
  • Fig. 2 is a schematic view, in profile, of an embodiment of the guide track 1 of the counterweight 100.
  • the guide track consists of two curvilinear and parallel rails 2, 3, which are both visible, in section, in FIG. 5.
  • only one rail is shown.
  • the guide track 1 can have a length of the order of 5 to 20 meters.
  • Zone A the closest to the pylon, has a slight slope, making an angle ⁇ A with the horizontal from 2 ° to 25 °.
  • the slope increases.
  • B in fig. 2 the guide track can form an angle ⁇ B of the order of 15 ° to 85 ° with the horizontal.
  • C close to the distal end of the guideway relative to the axis of the pylon, the slope decreases again, the track forming an angle ⁇ c from 2 ° to 45 °.
  • the slope is maximum and, in the embodiment shown in fig. 2, of the order of 50 °.
  • the restoring force that the ballast exerts on the boom retaining sling becomes much greater.
  • this restoring force corresponds approximately to the component of the weight P parallel to this guide track, ie Fb.
  • zone C slightly less steep, this restoring force decreases again.
  • the slope remains constant and equal to the maximum value reached in zone B, the restoring force would keep in zone C the maximum value of F b reached in the zone B.
  • Fig. 3 represents the restoring force as a function of the distance between counterweight and pylon for three different counterweight systems. In all three systems, the total mass of the counterweight is 20 tonnes.
  • Curve (b) represents the restoring force of a pendulum counterweight, attached to the end of a 12 meter long swing arm, which is bulky, the movement taking place in the space below the platform.
  • Curve (c) represents the restoring force obtained by means of a guide track according to the invention similar to that of FIG. 2, for which the slope is 3 ° near the pylon, then increases to a maximum of 53 ° at a distance of 9 meters, to then decrease, the slope being of the order of 30 ° at the end of the way.
  • the profile of the curve (c) is determined by the choice of the profile of the guideway, that is to say by the variations in slope between the zones A, B and C shown in FIG. 2.
  • Figs. 4 and 5 show, respectively in profile and from the front, an embodiment of the counterweight according to the invention.
  • the carriage is generally designated by 101.
  • the chassis of the carriage consists of four longitudinal beams, two external beams 102 and two internal beams 103, connected by four transverse beams 104.
  • Each beam 102, 103 carries two rolling devices with rollers 105 which roll on the two curvilinear rails 2 and 3 constituting the track.
  • the outer longitudinal beams 102 each carry three substantially vertical support beams, namely an upper beam 106 and two lower beams 107, constituting three support points.
  • Each longitudinal beam 102 also carries two support arms 108, 109.
  • These support arms are preferably mounted inclined to eliminate the play between ballast elements, which come to bear against each other, and against the points of support .
  • the support arms and the corresponding fixing means of the ballast elements are arranged so that the level of the center of gravity of the counterweight is close to, and preferably coincides substantially with the level of the track at the location where the carriage is located, to avoid swaying when the crane is moving.
  • the support arms can be mounted on articulations allowing them to be folded, in order to reduce the size of the carriage during transport.
  • Each pair of unfolded arms 108, 109 receives one or more ballast mass (s) 110. As shown in FIGS.
  • these ballast masses may consist of concrete plates provided with two holes allowing them to be hung on the support arms 108 and 109.
  • the holes 111 can be produced in the form of two squares turned angularly by 90 ° l one with respect to the other and spaced from each other so that the support arms 108 and 109 are placed in the corners as shown in FIG. 2.
  • this arrangement allows both easy placement of the weights on the support arms, the dimensions of the holes 111 being clearly greater than the diameter of the support arms 108 and 109, and on the other hand prevents the masses from tilting and the corresponding shocks when the mobile carriage moves between zone A and zones B and C of the track.
  • the installation of weights on the carriage is completed by the installation of a set of bars 113 and safety cables 112 between support arm and support beams of the carriage.
  • the ballast plates 110 provide the lateral wind with a large surface. The action of the wind on it therefore generates a torque which partially compensates for the torque that the wind exerts on the boom. This arrangement and this conformation of the ballast plates therefore assists the horizontal rotation of the rotating part above the pivot, that is to say the distribution of the loads.
  • FIG. 5 shows an articulated jib crane, jib foot raised to the maximum and dart folded against the jib foot, on a rolling chassis. In the position where the boom foot is fully raised, the ballast masses come very close to the pylon, framing it on both sides, as shown in fig. lb.
  • Cylinders 33 can be used to lift and adjust the level of the crane during such a movement.
  • Figs. 6a and 6b show the operation of the counterweight on a lifting machine whose boom operates in liftable working mode.
  • Fig. 6a shows the machine, the arrow 10 being almost horizontal, in the maximum range position.
  • the counterweight 100 represented in a simplified manner by a square ballast and a set of rollers, rolls on the guide track 1 and is connected to the boom only by the retaining sling (s) 11, so that its movement is controlled by the movement of the boom simply and only by this (these) sling (s) 11.
  • the counterweight 100 is located in the distal zone of the track 1 relative to the axis of the tower.
  • the arrow 10 is raised to the minimum reach position.
  • the boom retaining sling 11 is fixed at its first end to the counterweight 100. It passes over a deflection pulley 9 arranged at the distal end of the guide track and over a second deflection pulley 8 arranged at the top of the punch 7.
  • the other end of the retaining sling 11 is fixed at 12 to the boom, at the same level as the easel 13.
  • the easel 13 serves as an attachment point to the lifting device.
  • the lifting device can consist of several parts, namely a lifting rod 14, connecting the lifting bridge to a pulley or a block 16, and a lifting cable 15, which can make several strands of block.
  • the lifting cable 15 is connected to a winch linkage 17, the coil of which is arranged on the platform integral with the guide track.
  • the boom retaining sling 11 cooperates with the lifting motor device to raise the boom.
  • the counterweight system according to the invention therefore makes it possible to reduce the maximum nominal torque of the lifting device. If it is desired to obtain a return component F assisting the lifting device to the maximum in the positions close to that of FIG. 6a, the guide track can have its steepest slope in its distal portion.
  • FIGS. 6a and 6b can be a rigid boom or an articulated boom like that of FIG. 7c.
  • Figs. 7a, 7b and 7c illustrate the operation of an articulated boom operating in horizontal articulated distribution mode.
  • Fig. 7a similar to fig. la, shows the arrow in the minimum reach position, dart 18 folded against the boom foot 19.
  • FIG. 7c shows the arrow 10 in a position similar to that of FIG. 6a, in the maximum reach position, the jib foot and the dart being aligned.
  • Fig. 7b shows the arrow in an intermediate deployment position.
  • the counterweight 100 is approximately halfway and that the traction component on the retaining sling 11 of the boom is large.
  • the arrow linkage rod 14 attached to the easel 13 passes over the end 21 of the counter-dart 20 which returns it.
  • the articulation 32 formed by a horizontal axis of rotation between the jib foot 19 and the dart 18 delimits the latter between dart point 22 and counter-dart 20. It is at this level that 12 is attached to the sling 11.
  • the rotation of the dart around the hinge pin 32 is carried out using two counter cables 23 and 24.
  • the point of attachment of the counter cable 23 is located at the end of the counter dart 20 in order to obtain the largest lever arm relative to the joint 32, in order to reduce the forces in the cable 23 as well as the required power of the electric winch 25 which actuates it.
  • the point of attachment of the cable 24 on the dart 22 is situated approximately at the same distance as the cable 23 relative to the joint 32.
  • a pulley 29 for deflecting the cables 23, 24 is arranged in the jib foot, in an area close to the joint 32 between the jib foot and the dart, as illustrated in FIG. 7b.
  • the winding winches 25, 26 of the cables 23 and 24 are arranged in the jib foot near the articulation 27 of the first end of the jib foot at the top of the pylon in order to obtain a better balance of the crane in bringing the self-weight of the different elements of the winches 25 and 26 as close as possible to the center of the pylon. This location also improves maintenance due to the fact that the winches are close to the turning pivot.
  • the attachment point 12 of the sling 11, located on the jib 18, describes an arc around the articulation axis 32 to optimize the movement of the counterweight in order to improve the balance of the crane.
  • FIGS. 8a, 8b, 8c, 8d and 8e The operation of the horizontal distribution from the minimum range (fig. 7a) to the maximum range, fig. 7c, in articulated working mode is illustrated in more detail by FIGS. 8a, 8b, 8c, 8d and 8e.
  • Fig. 8a shows the area of the arrow surrounding the 32 foot articulation of arrow / dart in the position of fig. 7a.
  • the boom retaining slings (s) pass (s) a little below and to the right of the hinge 32 jib / dart joint; the lifting cable 15 and the lifting linkage 14 of the boom pass over the end 21 of the counter-dart and are located a little to the left of the joint 32 between the boom foot and the dart.
  • Cables 23 and 24 have antagonistic effects. From this position, the upper cable 23 is controlled by the crane operator and the lower cable 24 is unwound. The upper cable 23 is deflected by the upper rod 30.
  • the upper cable 23 always pulls on the counter-dart, in order to continue the deployment movement, but the upper rod 30 no longer deflects the upper cable 23.
  • the lower cable 24 is always driven by the upper cable.
  • the upper cable 23 always pulls on the counter-dart, in order to continue deploying the boom, and the lower cable 24 is always driven by the upper cable. It will be noted that the lower cable 24 comes into contact with the lower rod 31 and that the retaining sling 11 has passed the joint 32 between the jib foot and the dart.
  • the lifting rod 14 is no longer in contact with the end 21 of the counter-dart.
  • the lower rod 31 increases the angle of traction of the lower cable 24 in order to reduce the efforts of this and to ensure the stability of the elements around the joint 32.
  • the return force contribution F of the boom retaining sling 11 decreases in favor of the torque C.
  • the distal zone of the guideway 1 indicated as zone C on the fig. 2 may have a slope less than the slope of zone B.
  • Figs. 9a and 9b illustrate the tilting jib working mode of the articulated boom previously described in relation to the groups in FIG. 7 and 8.
  • the jib foot 19 does not move, it is in abutment against a stop device 33.
  • stop devices are known in the state of the art.
  • the mobile counterweight 100 is located in the two positions in an area of slight slope of the track, near the pylon.
  • this attachment point 12 describes an arc of a circle around the articulation 32 of the boom, causing the counterweight in a limited displacement.
  • the stability of the end of the boom is ensured by an electro-mechanical brake with no current installed on the motors of cables 23 and 24.
  • the set of opposing cables 24 and 23 with their winding and unwinding winches 25, 26 arranged in the jib foot is replaced by a gear system 200, composed of a motor 201, a pinion 202 and a toothed segment 203, arranged at the joint 232 between the jib foot 204 and the dart 205.
  • the electric motor 201 is fixed on the jib foot, it drives a pinion 202 which itself meshes with a circular toothed segment 203 secured to the dart, to ensure the rotation of the dart around the joint 232 between the foot of the arrow and the dart.
  • the arrangement and function of the boom retaining slings 11 and the lifting tie rod 14 are the same as those of the embodiments described above.
  • Fig. 11 schematically illustrates an exemplary embodiment of a tower crane according to the invention.
  • the basic chassis has a 5 x 5 meter wheelbase and carries a basic ballast of 46 tonnes.
  • the basic chassis is surmounted by a tower having a cabin height of 31 meters and a rotating pivot. This carries the platform, the cabin and the boom as well as the guide track on which the mobile ballast circulates.
  • the total weight of the empty crane in working order is 111.6 tonnes.
  • the guide track integral with the pivot rotating at the top of the pylon extends from the pylon up to a distance of 12 meters from the latter. It consists of a pair of rails connected by spacers. Each rail comprises a first straight portion with a slope of 5 °, extending from the rotating pivot to a distance of 6 meters, a second straight portion with a slope of 29 °, extending from a distance of 6 meters to at a distance of 8 meters from the pylon, and a third straight portion with a 43 ° slope, corresponding to the last two meters of the track. Between the first and second straight portions on the one hand and the second and third straight portions on the other are located two curved intermediate portions, forming the rounded rails, which are therefore generally curvilinear.
  • the guide track which also constitutes the platform, carries the boom lifting winch which has a power of 22 kW.
  • the guide track is surmounted by a set of punches and punch rods carrying the return pulleys. The whole rises to a height of about 41.6 meters.
  • the boom foot accommodates, near its articulation with the rotating pivot of the pylon, the boom deployment / folding winches in articulated working mode with a power of 7.5 kW and the load lifting winch d '' a power of 45 kW.
  • the corresponding return pulleys are also housed in the jib foot near the joint with the dart.
  • the operating mode of the articulated boom has been described above in relation to FIGS. 6a to 8e.
  • the crane can distribute a maximum load of 12 tonnes at reduced speed, or a load of 10 tonnes at normal speed, in an area of 2 to 20 meters from the foot of the pylon.
  • the distributable load decreases at a greater distance from the base of the pylon.
  • the maximum load is 5.6 tonnes at reduced speed and 4.7 tonnes at normal speed at the maximum working range, that is to say at 47 meters.
  • the dispensing speed can vary from 0 to 60 meters per minute.
  • the maximum distributable load is 12 tonnes when the range is included between 5 and 20 meters.
  • the maximum load is reduced to 5.6 tonnes at a maximum range of 47 meters.
  • the maximum height under hook in lifting mode is 80 meters.
  • the speed of movement in liftable mode can vary from 0 to 30 meters per minute.
  • the crane When the crane is dismantled, it can be transported in parts by means of five trailers of lengths between 6 and 12 meters, each of the trailers carrying a set of parts from 19.5 to 25 tonnes.
  • the boom lifting winch can be removed and the lifting block is replaced by two metal tie rods. This reduces the selling price of the crane as well as the number of parts.

Abstract

Engin de levage et de manutention de charges à flèche distributrice orientable et articulée, comprenant un pylône avec un pivot tournant, une flèche articulée (16) comprenant un pied de flèche (19), articulé à sa première extrémité au sommet du pylône par un axe de rotation horizontal (27), une fléchette (18) articulée en rotation par un axe d'articulation horizontal (32) à la deuxième extrémité du pied de flèche, un ensemble de retenue de flèche comprenant au moins un poinçon (7), une élingue de retenue de flèche (11) et un contrepoids mobile (100) relié à la flèche par ladite élingue de retenue. Le contrepoids est asservi à suivre une voie de guidage (1) de pente (alpha) variable, solidaire du pivot tournant, supportant ledit contrepoids, agencée à l'opposé de la flèche, et dont les variations de pente (alpha) sont choisies de sorte que le contrepoids exerce un ensemble de forces variables sur ladite flèche.

Description

Engin de levage
La présente invention concerne un engin de levage et de manutention de charges à flèche distributrice orientable et articulée, comprenant un pylône avec un pivot tournant, une flèche articulée comprenant un pied de flèche, articulé à sa première extrémité au sommet du pylône par un axe de rotation horizontal, une fléchette articulée en rotation par un axe d'articulation horizontal à la deuxième extrémité du pied de flèche, un ensemble de retenue de flèche comprenant au moins un poinçon, une élingue de retenue de flèche et un contrepoids mobile relié à la flèche par ladite élingue de retenue
Pour permettre la manutention de charges sur des chantiers de construction, on utilise habituellement des grues à flèche distributrice horizontale orientable, sur laquelle coulisse un chariot servant de guide à des moyens de suspension des charges.
Dans certaines circonstances, par exemple lorsque les chantiers sont encombrés ou lorsque la législation interdit le survol de parcelles jouxtant le chantier, on leur préfère des grues à flèche distributrice relevable et orientable. Les grues à flèche distributrice relevable ont l'avantage, par rapport aux grues à flèche horizontale, de pouvoir amener des charges à de plus grandes hauteurs, à hauteurs de pylônes comparables. L'effort du poids mort d'une flèche opérant en mode de travail relevable varie considérablement entre les positions de la flèche proches de l'horizontale et la position relevée proche de la verticale. C'est pourquoi ce type de grue est quelquefois muni d'un contrepoids mobile, dont la position varie en fonction de l'angle que fait la flèche avec 1 ' horizontale .
Le document DE 3438937 décrit une grue à flèche relevable, avec une plate-forme au sommet du pylône, portant un contrepoids disposé à une extrémité d'un bras oscillant. La position du bras est asservie à la position angulaire de la flèche, fixée à l'autre extrémité du bras oscillant, de telle sorte que le contrepoids se trouve à proximité de 1 ' axe de rotation du pylône lorsque la flèche est relevée, et s'en écarte en un mouvement pendulaire lorsque la flèche s'incline vers l'horizontale. Ce dispositif assiste peu l'opération de relevage pour des angles de relevages importants. Ce type de grue nécessite toujours un dispositif moteur de relevage à couple élevé.
Le document EP 379448 décrit une grue à flèche relevable comprenant un pivot tournant, sur lequel est montée la flèche, une plate-forme portant les mécanismes de relevage de flèche et de levage des charges ainsi qu'un contrepoids mobile, fixée à l'arrière du pivot, à l'opposé de la flèche. Le contrepoids est monté roulant sur des longerons rectilignes de la plateforme, qui présentent une légère pente dirigée vers l'axe du pylône. Le contrepoids est relié par un tirant de retenue à la flèche, via une poulie de renvoi, de telle sorte à s'écarter du pylône lorsque la flèche s'abaisse vers l'horizontale et à se rapprocher du pylône lorsque la flèche est relevée . Ce dispositif permet de compenser le moment du poids mort de la flèche sur la structure du pylône, mais le relevage nécessite un mécanisme fournissant un couple très important.
On peut également recourir à des grues de type portuaire, à flèche distributrice horizontale orientable, articulée, effectuant un déplacement de la charge, éloignant respectivement rapprochant celle-ci de l'axe de pivotement de la grue par déploiement, respectivement reploiement de la flèche. Le moment du poids propre d'une flèche de ce type varie considérablement entre la position déployée de la flèche et la position repliée vers le pylône. Il est difficile d'équilibrer ces variations d'effort par un seul contrepoids mobile.
Le document DE 1260733 décrit une grue de ce type et propose de réduire, voire de supprimer le contrepoids et de recourir à un câble de rappel de distribution, fixé à l'extrémité de la pointe de fléchette, coopérant avec un câble de retenue de flèche agissant sur l'extrémité de la contre- fléchette, via des poinçons et des poulies de renvoi, ces deux câbles étant actionnés par des treuils. La mise en œuvre de ces treuils nécessite des moteurs à très fort couple.
Le brevet FR 2605619 décrit un engin de levage repliable qui combine les effets d'une grue à flèche distributrice articulée avec ceux d'une grue à flèche distributrice relevable, lui conférant ainsi une certaine polyvalence. Toutefois, du fait de la conception des articulations de la flèche distributrice, cette grue possède toujours une portée minimale importante. De plus, le gain de hauteur sous crochet lorsque la pointe de la flèche est relevée reste relativement faible, ne pouvant dépasser une amplitude angulaire équivalente à 30° par rapport à l'horizontale.
La demande de brevet EP 1057776 du déposant décrit un engin de levage repliable à flèche distributrice orientable capable de travailler en mode articulé ou en mode relevable. La flèche est constituée d'un pied de flèche dont la première extrémité est montée au sommet du pylône, et d'une fléchette montée en articulation sur la deuxième extrémité du pied de flèche, cette fléchette étant délimitée par cette articulation en deux parties, à savoir une contre-fléchette et une pointe de fléchette. La contre-fléchette et la partie du pied de flèche proche de cette articulation sont conformées de telle sorte que le pied de flèche et la fléchette puissent venir en alignement en mode de travail relevable, ce qui augmente à la fois la portée horizontale et la hauteur maximale sous crochet de l'engin. Ce dispositif fait appel à un câble de distribution non maintenu par des guides sur une grande longueur lorsque la flèche est presque entièrement déployée, d'où des problèmes de stabilité en rotation et en distribution sous charge et vent de face .
La demande de brevet WO 02/04336 du déposant décrit des engins de levage repliables et des grues sur tour, à flèches distributrices orientables, articulées, relevables et à fléchettes inclinables. La partie du pied de flèche voisine de la fléchette et la contre-fléchette présentent des formes conjuguées permettant à la pointe de fléchette de venir en position alignée avec le pied de flèche en mode de travail relevable . Un système de vérins est agencé au niveau de l'articulation entre le pied de flèche et la fléchette pour assurer le déploiement et le reploiement de la flèche en mode de travail articulé horizontal ou inclinable. Un système de contrepoids mobile permet d'équilibrer la grue dans toutes les positions de travail : ce système comporte en combinaison un contrepoids fixe, par exemple à l'extrémité de la plate-forme des mécanismes, un contrepoids pendulaire principal et un deuxième contrepoids oscillant correcteur. L'ajustement des masses et des positions des trois contrepoids permet d'équilibrer ces grues de façon optimale dans les différents modes de travail relevable, inclinable et articulé.
Toutefois, le fonctionnement d'un tel système de contrepoids peut se révéler délicat à régler. La longueur du bras du contrepoids pendulaire entraîne un encombrement important en-dessous de la plate-forme. Par ailleurs, le mécanisme de l'articulation de la flèche, constitué de vérins, est relativement onéreux, sa commande manque de précision et son poids contribue à alourdir l'ensemble de la flèche.
Le but de la présente invention est de proposer un engin de levage du type défini d'entrée qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Le but de la présente invention est en particulier de proposer un engin de levage présentant le même caractère de polyvalence d'utilisation que celui décrit dans le document WO 02/04336 tout en abaissant le coût de fabrication, en simplifiant la mise en œuvre et, de plus, en réduisant l'encombrement en-dessous de la plate-forme. Ces buts sont atteints grâce à un contrepoids asservi à suivre une voie de guidage de pente (α) variable, solidaire du pivot tournant, supportant ledit contrepoids, agencée à l'opposé de la flèche, et dont les variations de pente (α) sont choisies de sorte que le contrepoids exerce un ensemble de forces variables sur ladite flèche et sur la structure dudit engin, contribuant à équilibrer l'engin au cours des mouvements de déploiement/reploiement de la flèche en mode de travail articulé.
Le contrepoids mobile exerce, via simplement la ou les élingues de retenue de flèche une traction sur cette flèche, dont l'intensité est fonction de la pente locale de la voie de guidage à la position du contrepoids. Le contrepoids mobile exerce également une force d'appui sur la voie de guidage, qui se traduit par un couple exercé sur la structure de 1 ' engin solidaire de la voie de guidage, ce couple étant fonction de la distance entre contrepoids et axe du pylône, et également de la pente locale à la position du contrepoids .
L'ensemble de retenue de flèche de l'engin de levage selon l'invention peut ne comporter qu'une seule élingue de retenue. Il est cependant préférable d'employer un ensemble de deux élingues et deux poinçons avec leurs poulies de renvoi respectives, les élingues étant agencées et attachées de part et d'autre de la flèche, disposées symétriquement par rapport au plan de symétrie de celle-ci. L'exposé ci-dessous décrit, par souci de simplification didactique, un engin de levage équipé d'une élingue de retenue. Il s'applique mutatis mutandis à un engin équipé de deux élingues.
La voie de guidage selon l'invention est agencée à l'opposé de la flèche, c'est-à-dire que vue en projection verticale sur un plan horizontal, elle s'étend dans la direction opposée de la projection de la flèche, par rapport à l'axe de rotation du pylône. D'autre part, en vue latérale, elle présente un profil courbe, les variations de pente étant choisies par le constructeur en fonction des efforts demandés par la flèche.
De préférence, la voie de guidage présente dans sa première portion, la plus proche du pylône, une pente faible, plus faible que la pente d'une deuxième portion de la voie, plus éloignée du pylône . La voie de guidage peut présenter deux ou plusieurs portions de pentes constantes mais différentes, de préférence reliées entre elles par un arrondi. La voie de guidage peut présenter un profil plus complexe. La voie de guidage peut présenter un profil curviligne, en particulier un profil sigmoïdal.
De préférence, pour minimiser les forces de frottement, le contrepoids mobile est muni de moyens de roulement, tels que roues ou galets, et la voie de guidage peut comporter un ou plusieurs rails sur lesquels roulent lesdits moyens de roulement. Une telle voie de roulement peut être réalisée au moyen d'une paire de rails courbes, parallèles entre eux, et le contrepoids peut être constitué d'un chariot à galets, mobile sur ces rails, et d'éléments de lest portés par le dit chariot .
La voie de guidage pourrait également être constituée d'une pluralité de rouleaux sur lesquels glisse le contrepoids mobile, ou de tout système mécanique équivalent.
Un contrepoids de poids P placé sur la voie de guidage, lorsqu'il est situé à une distance x de l'axe du pylône, en une zone où la voie de guidage présente un angle α avec l'horizontale, exerce d'une part une force de rappel F sur la flèche via l' élingue de retenue et les poulies de renvoi, et d'autre part une force d'appui sur la voie de guidage qui génère un couple C s' exerçant sur les structures de la grue, s 'opposant au couple exercé par le poids propre de la flèche et la charge de levage sur le pylône. En première approximation, ces forces correspondent aux deux composantes du vecteur P, respectivement parallèle et perpendiculaire à la voie de guidage, et
F s P.sinα (I) C = P.x (II)
Or selon l'invention, α varie en fonction de x, la fonction α(x) étant déterminée par le choix du profil curviligne de la voie de guidage fait par le constructeur de la grue. La distance x du contrepoids par rapport à l'axe du pylône étant elle-même une fonction décroissante de l'angle que fait le pied de flèche avec l'horizontale, du fait de la liaison via l' élingue de retenue, le choix du profil de la voie de guidage selon 1 ' invention permet de moduler une composante de rappel de la flèche, de telle sorte que l'ensemble des forces de rappel et d'appui équilibre automatiquement la grue au cours des mouvements de la grue en mode de travail articulé, et peut assister le ou les mécanisme (s) opérant le déploiement et le reploiement de la flèche, tels que vérins, moteurs et treuils. Si la grue opère en mode relevable, cette composante de rappel assiste automatiquement le mécanisme de relevage de la flèche.
Les relations (I) et (II) ne sont données qu'à titre illustratif du principe de l'invention. Elles ne tiennent pas compte de facteurs correctifs liés aux positions en élévation du centre de gravité du contrepoids, des points d'attache de la/des élingue (s) de retenue et des poulies de renvoi. Ces équations ne sauraient donc définir des limitations de l'étendue de la protection recherchée.
L'utilisation de cette composante de rappel variable en mode de travail relevable, articulé ou à fléchette inclinable permet l'emploi de dispositifs mécaniques de relevage offrant un couple maximal et une puissance maximale moins élevés. L'utilisation de cette composante de rappel variable du contrepoids permet également l'emploi de dispositifs moins puissants, plus légers et plus économiques qu'un système de vérins hydrauliques, par exemple des treuils électriques, pour faire opérer la flèche en mode de travail articulé pour la distribution horizontale des charges.
Le temps de réaction d'un système à moteurs électriques est plus rapide que celui d'un système à base de vérins hydrauliques, qui est pénalisé par la grande longueur des conduites. L'utilisation d'un système à moteur électrique améliore donc le confort du grutier. Enfin, l'entretien est également plus réduit et plus aisé.
Le système de contrepoids selon l'invention peut s'appliquer - à des engins de levage à flèche distributrice articulée, ou - à des engins à flèche relevable, ou - à des engins à flèche articulée et relevable, ou encore - à des engins à flèche articulée, relevable et fléchette inclinable .
Le système de contrepoids selon l'invention peut en particulier être utilisé pour des engins dont la flèche comprend un pied de flèche articulé au sommet du pylône par sa première extrémité, une fléchette articulée en rotation à la deuxième extrémité du pied de flèche, la dite fléchette comportant de part et d'autre de son axe d'articulation au pied de flèche respectivement une pointe de fléchette et une contre-fléchette, la dite deuxième extrémité du pied de flèche et la contre-fléchette présentant des formes conjuguées permettant à la pointe de fléchette de venir en position alignée avec le pied de flèche en position de travail relevable, l'extrémité de l' élingue de retenue de flèche étant fixée à la fléchette. Le système de contrepoids selon 1 ' invention peut être utilisé non seulement pour des grues-tour, mais aussi pour des engins de levage à pylônes repliables, auto-montants.
L'architecture générale de tels engins de levage, et notamment des structures et formes avantageuses de pieds de flèche et de fléchettes sont décrites dans le document WO 02/04336 dont le contenu est incorporé à la présente demande par référence. La contre-fléchette et la deuxième extrémité du pied de flèche peuvent présenter des profils prismatiques conjugués et viennent en contact l'une contre l'autre lorsque pied de flèche et fléchette sont alignés. Selon d'autres formes d'exécution, la deuxième extrémité du pied de flèche peut présenter la forme d'une fourche à deux branches et la contre-fléchette vient se loger dans l'espace entre les deux branches. Selon d'autres formes d'exécution encore, le pied de flèche est constitué de deux poutres parallèles et la contre-fléchette vient se loger dans 1 ' écartement entre les deux poutres . Lorsque le pied de flèche est réalisé sous forme de fourche ou sous forme de deux poutres, la flèche peut comporter un dispositif de blocage pied de flèche/fléchette tel que ceux décrits dans le document WO 02/04336.
Selon un mode de réalisation préféré, la rotation de la fléchette autour de la deuxième extrémité du pied de flèche est effectuée au moyen d'un système de câbles antagonistes enroulés et déroulés au moyen de treuils électriques. Selon un mode d'exécution particulier, ces treuils, une partie des câbles et leurs poulies de renvoi peuvent être logés dans le pied de flèche. Plus précisément, les treuils sont logés à la base du pied de flèche pour obtenir un meilleur équilibre de la grue en ramenant le plus possible les poids propres des treuils vers le centre du pylône. Cet emplacement améliore la maintenance du fait que les treuils se trouvent à proximité du pivot tournant, c'est-à-dire de la plate-forme. Selon un autre mode de réalisation préféré, la rotation de la fléchette autour de 1 ' extrémité du pied de flèche est réalisée au moyen d'un système d'engrenage comprenant un moteur, un pignon et un segment denté. Selon un mode d'exécution particulier, le moteur est fixé sur le pied de flèche et entraîne, via un pignon, un segment denté circulaire solidaire de la fléchette.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'homme du métier de la description ci-dessous de modes d'exécution particuliers en relation avec le dessin, dans lequel :
- la fig. 1 présente deux vues schématiques, de profil en la et de face en lb, d'une grue de chantier selon l'invention, montée sur un chenillard, flèche repliée et relevée, la fléchette étant rabattue contre le pied de flèche;
- la fig. 2 est une vue schématique de profil, d'une voie de guidage de contrepoids;
- la fig. 3 compare les variations de la force de rappel d'un contrepoids selon l'invention avec celles de contrepoids de l'art antérieur;
- la fig. 4 est une vue de profil d'un contrepoids;
- la fig. 5 est une vue de face d'un contrepoids;
- les fig. 6a et 6b sont deux vues schématiques, de profil, d'une grue à flèche relevable;
- les fig. 7a, 7b et 7c sont trois vues schématiques, de profil, d'une grue à flèche articulée;
- le groupe de fig. 8, c'est-à-dire 8a, 8b, 8c, 8d et 8e, sont des vues de détail illustrant le fonctionnement de la grue des fig. 7a, 7b et 7c ; - les fig. 9a, 9b sont deux vues schématiques de profil d'une grue opérant en mode de travail à fléchette inclinable;
- les fig. 10a 10b et 10c sont trois vues schématiques illustrant un autre mode d'exécution de grue à flèche articulée;
- la fig. 11 est une vue d'ensemble, de profil, d'un exemple de réalisation de grue-tour.
La fig. 2 est une vue schématique, de profil, d'un mode d'exécution de la voie de guidage 1 du contrepoids 100. A titre illustratif, elle a été représentée avec un lest 110 dans deux positions différentes et avec les bras de support 108, 109 qui le portent, les autres éléments de la grue ayant été supprimés par souci de simplification. La voie de guidage est constituée de deux rails 2, 3 curvilignes et parallèles, qui sont visibles tous deux, en coupe, sur la fig. 5. Toutefois, dans toutes les vues schématiques latérales montrant la grue, un seul rail est représenté.
Selon le gabarit d'ensemble de la grue la voie de guidage 1 peut avoir une longueur de l'ordre de 5 à 20 mètres. La zone A, la plus proche du pylône, présente une pente faible, faisant un angle αA avec l'horizontale de 2° à 25°. En s 'éloignant de la grue, la pente augmente. Dans la zone indiquée par B sur la fig. 2, la voie de guidage peut former un angle αB de l'ordre de 15° à 85° avec l'horizontale. Enfin, dans la zone indiquée par C, proche de l'extrémité distale de la voie de guidage par rapport à l'axe du pylône, la pente diminue à nouveau, la voie formant un angle αc de 2° à 45°.
Sur la fig. 2, on a schématisé les composantes des forces qu'une masse de lest exerce sur les autres parties de la grue. Si 1 ' on décompose le vecteur poids P en ses composantes respectivement perpendiculaire et parallèle à l'axe de la voie, on constate que dans la zone A, la composante parallèle à la voie FA est très petite. La force de rappel du lest sur 1' élingue de retenue est faible, mais suffit à maintenir cette élingue tendue, le chariot tendant à revenir vers le pylône. A titre d'exemple, si la masse de lest est de 20 tonnes et si la pente de αA est de 5°, la force de rappel FA est de l'ordre de 17 kN. Le lest exerce essentiellement un couple sur la structure de la grue, couple qui, à une distance xA, vaut environ P .xA.
Dans la zone indiquée par B, la pente est maximale et, dans le mode d'exécution représenté sur la fig. 2, de l'ordre de 50°. La force de rappel que le lest exerce sur 1 'élingue de retenue de flèche devient beaucoup plus importante . Sous réserve de la position du point d'attache de l' élingue de retenue au contrepoids et de la position de la poulie de renvoi, qui est située à proximité de l'extrémité distale de la voie de guidage, mais qui peut être agencée sur cette dernière, ou au-dessus, ou au-dessous, cette force de rappel correspond approximativement à la composante du poids P parallèle à cette voie de guidage, soit Fb.
Dans la zone C, légèrement moins pentue, cette force de rappel diminue à nouveau. L'homme du métier observera sans peine que si dans la zone C, la pente restait constante et égale à la valeur maximale atteinte dans la zone B, la force de rappel conserverait dans la zone C la valeur maximale de Fb atteinte dans la zone B.
La fig. 3 représente la force de rappel en fonction de la distance entre contrepoids et pylône pour trois systèmes de contrepoids différents. Dans les trois systèmes, la masse totale du contrepoids est de 20 tonnes. La courbe (a) représente la force de rappel pour une voie de guidage à profil rectiligne, correspondant par exemple à celui décrit dans EP 0379448, avec = 5°. La courbe (b) représente la force de rappel d'un contrepoids pendulaire, accroché à l'extrémité d'un bras oscillant de 12 mètres de long, qui est encombrant, le déplacement s 'effectuant dans l'espace en- dessous de la plate-forme.
La courbe (c) représente la force de rappel obtenue au moyen d'une voie de guidage selon l'invention similaire à celle de la fig. 2, pour laquelle la pente vaut 3° à proximité du pylône, augmente ensuite jusqu'à un maximum de 53° à une distance de 9 mètres, pour rediminuer ensuite, la pente étant de l'ordre de 30° à l'extrémité de la voie. Le profil de la courbe (c) est déterminé par le choix du profil de la voie de guidage c'est-à-dire par les variations de pente entre les zones A, B et C représentées sur la fig. 2.
Les fig. 4 et 5 représentent, respectivement de profil et de face, un mode d'exécution du contrepoids selon l'invention. Dans ces figures, le chariot est généralement désigné par 101. Le châssis du chariot est constitué de quatre poutres longitudinales, deux poutres extérieures 102 et deux poutres intérieures 103, reliées par quatre poutres transversales 104. Chaque poutre 102, 103 porte deux dispositifs de roulement à galets 105 qui roulent sur les deux rails curvilignes 2 et 3 constituant la voie de roulement . Les poutres longitudinales extérieures 102 portent chacune trois poutres d'appui sensiblement verticales, à savoir une poutre supérieure 106 et deux poutres inférieures 107, constituant trois points d'appui. Chaque poutre longitudinale 102 porte également deux bras-support 108, 109. Ces bras-support sont de préférence montés inclinés pour supprimer les jeux entre éléments de lest, qui viennent s'appuyer les uns contre les autres, et contre les points d'appui. Les bras-support, et les moyens de fixation correspondants des éléments de lest sont agencés de telle sorte que le niveau du centre de gravité du contrepoids soit proche du, et de préférence coïncide sensiblement avec le niveau de la voie de roulement à 1 ' endroit où se trouve le chariot, pour éviter des balancements lors des mouvements de la grue . Selon une variante d'exécution, les bras-support peuvent être montés sur des articulations permettant de les replier, en vue de diminuer 1 ' encombrement du chariot pendant le transport. Chaque paire de bras dépliés 108, 109 reçoit une ou plusieurs masse (s) de lest 110. Comme le montrent les fig. 2 et 5, ces masses de lest peuvent être constituées de plaques de béton munies de deux trous permettant de les accrocher sur les bras-support 108 et 109. Les trous 111 peuvent être réalisés sous forme de deux carrés tournés angulairement de 90° l'un par rapport à l'autre et espacés l'un de l'autre de telle sorte que les bras-support 108 et 109 viennent se placer dans les angles comme le montre la fig. 2. L'homme du métier comprendra aisément que cette disposition permet à la fois un placement facile des lests sur les bras-support, les dimensions des trous 111 étant nettement supérieures au diamètre des bras-support 108 et 109, et d'autre part évite un basculement des masses et les chocs correspondants lorsque le chariot mobile se déplace entre la zone A et les zones B et C de la voie de roulement . La mise en place des lests sur le chariot est parachevée par la mise en place d'un ensemble de barres 113 et câbles de sécurité 112 entre bras-support et poutres d' appui du chariot .
Les plaques de lest 110 offrent au vent latéral une surface importante. L'action du vent sur celle-ci génère donc un couple qui compense partiellement le couple que le vent exerce sur la flèche. Cet agencement et cette conformation des plaques de lest assiste donc la rotation horizontale de la partie tournante au-dessus du pivot, c'est à dire la distribution des charges.
L'homme du métier constatera également sur la fig. 5 que les deux rails curvilignes 2 et 3 sont reliés par un ensemble de poutres transversales 4 constituant ainsi une sorte de plate-forme qui peut recevoir un ou plusieurs treuils 17, poinçons ou tirants de poinçons 6. Les fig. la et lb montrent une grue à flèche articulée, pied de flèche relevé au maximum et fléchette repliée contre le pied de flèche, sur un châssis roulant. Dans la position où le pied de flèche est entièrement relevé, les masses de lest viennent très près du pylône, en l'encadrant de part et d'autre, comme le montre la fig. lb. Dans cette position, les masses de lest d'une part et la masse de la flèche d'autre part exercent des contraintes relativement faibles sur la tour et le châssis roulant de la grue, de sorte que le déplacement de la grue debout est possible sur le chantier, au moyen d'un chenillard, sans qu'il y ait besoin de démonter la grue pour la déplacer. Des vérins 33 peuvent permettre de soulever et de régler le niveau de la grue lors d'un tel déplacement.
Les fig. 6a et 6b montrent le fonctionnement du contrepoids sur un engin de levage dont la flèche fonctionne en mode de travail relevable. La fig. 6a montre l'engin, la flèche 10 étant presque à l'horizontale, en position de portée maximale. Le contrepoids 100, représenté de manière simplifiée par un lest carré et un jeu de galets, roule sur la voie de guidage 1 et n'est relié à la flèche que par la (les) élingue (s) de retenue 11, de sorte que son déplacement est asservi au déplacement de la flèche simplement et seulement par cette (ces) élingue (s) 11. Sur la fig. 6a, le contrepoids 100 se trouve dans la zone distale de la voie 1 par rapport à l'axe de la tour. Sur la fig. 6b, la flèche 10 est relevée en position de portée minimum. L' élingue 11 de retenue de flèche est fixée à sa première extrémité au contrepoids 100. Elle passe sur une poulie de renvoi 9 agencée à l'extrémité distale de la voie de guidage et sur une deuxième poulie de renvoi 8 agencée au sommet du poinçon 7. L'autre extrémité de l' élingue de retenue 11 est fixée en 12 à la flèche, au même niveau que le chevalet 13. Le chevalet 13 sert de point d'attache au dispositif de relevage. Le dispositif de relevage peut être constitué de plusieurs parties, à savoir un tirant de relevage 14, reliant le chevalet de relevage à une poulie ou un moufle 16, et un câble de relevage 15, qui peut faire plusieurs brins de moufle. Le câble de relevage 15 est relié à un treuil de relevage 17 dont la bobine est agencée sur la plate-forme solidaire de la voie de guidage.
L' élingue de retenue 11 de flèche coopère avec le dispositif moteur de relevage pour relever la flèche. En se référant à la fig. 3, on constatera que sa contribution est importante dans les positions médianes et les positions proches de celle montrée par la fig. 6a, c'est-à-dire lorsqu'un couple de relevage important est nécessaire, et faible dans les positions proches de celle de la fig. 6b, c'est-à-dire lorsque le dispositif moteur de relevage n'a besoin que d'un couple faible. Le système de contrepoids selon l'invention permet donc de diminuer le couple nominal maximal du dispositif de relevage. Si l'on veut obtenir une composante de rappel F assistant le dispositif de relevage au maximum dans les positions proches de celle de la fig. 6a, la voie de guidage peut présenter sa plus forte pente dans sa portion distale.
On notera que la flèche 10 montrée sur les fig. 6a et 6b peut être une flèche rigide ou une flèche articulée comme celle de la fig. 7c.
Les fig. 7a, 7b et 7c illustrent le fonctionnement d'une flèche articulée fonctionnant en mode de distribution articulée horizontale. La fig. 7a, similaire à la fig. la, montre la flèche en position de portée minimale, fléchette 18 repliée contre pied de flèche 19. La fig. 7c montre la flèche 10 dans une position similaire à celle de la fig. 6a, en position de portée maximale, le pied de flèche et la fléchette étant alignés.
La fig. 7b montre la flèche dans une position intermédiaire de déploiement. L'homme du métier constatera en particulier que dans la position illustrée par la fig. 7b, le contrepoids 100 est environ à mi-course et que la composante de traction sur l' élingue de retenue 11 de la flèche est importante. Le tirant de relevage 14 de flèche attaché au chevalet 13 passe sur l'extrémité 21 de la contre-fléchette 20 qui le renvoie. L'articulation 32 formée par un axe de rotation horizontal entre le pied de flèche 19 et la fléchette 18 délimite cette dernière entre pointe de fléchette 22 et contre-fléchette 20. C'est à ce niveau qu'est attaché en 12 1' élingue de retenue 11. La rotation de la fléchette autour de l'axe d'articulation 32 est réalisée à l'aide de deux câbles antagonistes 23 et 24. Le point d'attache du câble antagoniste 23 est situé à l'extrémité de la contre-fléchette 20 afin d'obtenir le plus grand bras de levier par rapport à l'articulation 32, pour diminuer les efforts dans le câble 23 ainsi que la puissance requise du treuil électrique 25 qui l'actionne. Afin d'obtenir un comportement homogène des deux câbles antagonistes, le point d'attache du câble 24 sur la fléchette 22 est situé environ à la même distance que le câble 23 par rapport à l'articulation 32. Une poulie de renvoi 29 des câbles 23, 24 est agencée dans le pied de flèche, dans une zone proche de l'articulation 32 entre pied de flèche et fléchette, comme l'illustre la figure 7b. Les treuils d'enroulement 25, 26 des câbles 23 et 24 sont agencés dans le pied de flèche à proximité de l'articulation 27 de la première extrémité du pied de flèche au sommet du pylône afin d'obtenir un meilleur équilibre de la grue en ramenant le plus possible les poids propres des différents éléments des treuils 25 et 26 vers le centre du pylône. Cet emplacement améliore également la maintenance du fait que les treuils se trouvent à proximité du pivot tournant .
Le point d'attache 12 de l' élingue 11, situé sur la fléchette 18, décrit un arc de cercle autour de l'axe d'articulation 32 pour optimiser le déplacement du contrepoids afin d'améliorer l'équilibre de la grue.
Le fonctionnement de la distribution horizontale depuis la portée minimale (fig. 7a) jusqu'à la portée maximale, fig. 7c, en mode de travail articulé est illustré plus en détails par les fig. 8a, 8b, 8c, 8d et 8e. La fig. 8a montre la zone de la flèche entourant l'articulation 32 pied de flèche/fléchette dans la position de la fig. 7a. On notera que 1' (les) élingues (s) de retenue de flèche passe (nt) un peu en- dessous et à droite de l'articulation 32 pied de flèche/ fléchette; le câble de relevage 15 et le tirant de relevage 14 de flèche passent sur l'extrémité 21 de la contre-fléchette et se trouvent un peu à gauche de l'articulation 32 entre pied de flèche et fléchette. Les câbles 23 et 24 ont des effets antagonistes. A partir de cette position, le câble supérieur 23 est commandé par le grutier et le câble inférieur 24 se déroule. Le câble supérieur 23 est dévié par la canne supérieure 30.
Dans la position montrée par la fig. 8b, le câble supérieur 23 tire sur la contre-fléchette, afin de continuer l'opération de déploiement, la canne supérieure 30 déviant toujours le câble supérieur 23. Le câble inférieur 24 se fait alors entraîner par le câble supérieur 23, la vitesse étant pilotée par le grutier.
Au stade montré par la fig. 8c, le câble supérieur 23 tire toujours sur la contre-fléchette, afin de continuer le mouvement de déploiement, mais la canne supérieure 30 ne dévie plus le câble supérieur 23. Le câble inférieur 24 se fait toujours entraîner par le câble supérieur.
Au stade montré par la fig. 8d, le câble supérieur 23 tire toujours sur la contre-fléchette, afin de continuer à déployer la flèche, et le câble inférieur 24 se fait toujours entraîner par le câble supérieur. On notera que le câble inférieur 24 entre en contact avec la canne inférieure 31 et que l' élingue de retenue 11 a dépassé l'articulation 32 entre pied de flèche et fléchette.
Dans la position illustrée par la fig. 8e, le tirant de relevage 14 n'est plus en contact avec l'extrémité 21 de la contre-fléchette. La canne inférieure 31 augmente l'angle de traction du câble inférieur 24 afin de diminuer les efforts de celui-ci et d'assurer la stabilité des éléments autour de l'articulation 32.
Pour la fraction du déploiement qui se situe entre les fig. 8d et 8e, on peut préférer que la contribution en force de rappel F de l' élingue de retenue de flèche 11 diminue au profit du couple C. Dans ce cas, la zone distale de la voie de guidage 1 indiquée comme zone C sur la fig. 2 peut présenter une pente inférieure à la pente de la zone B.
Les fig. 9a et 9b illustrent le mode de travail à fléchette inclinable de la flèche articulée précédemment décrite en relation avec les groupes de fig. 7 et 8. Entre les deux positions des fig. 9a et 9b, le pied de flèche 19 ne se déplace pas, il est en appui contre un dispositif de butée 33. De tels dispositifs de butée sont connus dans l'état de la technique. Le contrepoids mobile 100 est situé dans les deux positions dans une zone de pente faible de la voie de roulement, à proximité du pylône. Toutefois, du fait de la distance non nulle entre le point d'attache 12 de 1 'élingue de retenue de flèche et de l'articulation 32 entre pied de flèche et fléchette, ce point d'attache 12 décrit un arc de cercle autour de l'articulation 32 de la flèche, entraînant le contrepoids dans un déplacement limité. Les variations de moment du contrepoids vis-à-vis du pylône qui en résultent équilibrent les variations du moment du poids de la flèche dues à la rotation de la fléchette. La rotation de la fléchette autour de l'articulation 32 avec le pied de flèche est assurée par les systèmes de câbles antagonistes 24 et 23 de la même manière qu'exposé plus haut en relation avec le groupe de fig. 8.
Dans toutes les positions de la portée définie par le grutier, la stabilité de l'extrémité de la flèche est assurée par un frein électro-mécanique à manque de courant installé sur les moteurs des câbles 23 et 24. Dans un autre mode d'exécution de l'engin de levage selon l'invention, illustré par les fig. 10a, 10b et 10c, l'ensemble de câbles antagonistes 24 et 23 avec leurs treuils d'enroulement et de déroulement 25, 26 agencés dans le pied de flèche est remplacé par un système d'engrenage 200, composé d'un moteur 201, d'un pignon 202 et d'un segment denté 203, agencés au niveau de l'articulation 232 entre le pied de flèche 204 et la fléchette 205. Le moteur électrique 201 est fixé sur le pied de flèche, il entraîne un pignon 202 qui lui- même engrène avec un segment denté circulaire 203 solidaire de la fléchette, pour assurer la rotation de la fléchette autour de l'articulation 232 entre pied de flèche et fléchette. L'agencement et la fonction des élingues de retenue 11 de flèche et du tirant de relevage 14 sont les mêmes que ceux des modes d'exécution décrits plus haut.
Exemple ; grue-tour polyvalente
La fig. 11 illustre schématiquement un exemple de réalisation de grue-tour selon l'invention. Le châssis de base présente un empâtement de 5 x 5 mètres et porte un lest de base de 46 tonnes. Le châssis de base est surmonté d'une tour ayant une hauteur sous cabine de 31 mètres et d'un pivot tournant. Celui-ci porte la plate-forme, la cabine et la flèche ainsi que la voie de guidage sur laquelle circule le lest mobile. Le poids total de la grue à vide en ordre de fonctionner est de 111,6 tonnes.
La voie de guidage, solidaire du pivot tournant au sommet du pylône s'étend depuis le pylône jusqu'à une distance de 12 mètres de celui-ci. Elle est constituée d'une paire de rails reliés par des entretoises. Chaque rail comprend une première portion rectiligne de pente 5°, s ' étendant depuis le pivot tournant jusqu'à une distance de 6 mètres, d'une deuxième portion rectiligne de pente 29°, s 'étendant depuis une distance de 6 mètres jusqu'à une distance de 8 mètres du pylône, et d'une troisième portion rectiligne de pente 43°, correspondant aux deux derniers mètres de la voie. Entre les première et deuxième portions rectilignes d'une part et les deuxième et troisième portions rectilignes d'autre part sont situées deux portions intermédiaires incurvées, formant les arrondis des rails, qui sont donc globalement curvilignes.
La voie de guidage, qui constitue également la plateforme, porte le treuil de relevage de la flèche qui a une puissance de 22 kW. La voie de guidage est surmontée d'un ensemble de poinçons et de tirants de poinçons portant les poulies de renvoi. L'ensemble s'élève à une hauteur d'environ 41,6 mètres.
Sur cette voie de guidage circule un chariot à galets portant de part et d'autre respectivement deux plaques de béton pesant 6,5 tonnes chacune.
Le pied de flèche loge, à proximité de son articulation avec le pivot tournant du pylône, les treuils de déploiement/ reploiement de la flèche en mode de travail articulé d'une puissance de 7,5 kW et le treuil de levage de la charge d'une puissance de 45 kW. Les poulies de renvoi correspondantes sont également logées dans le pied de flèche à proximité de l'articulation avec la fléchette. Le mode de fonctionnement de la flèche articulée a été décrit ci-dessus en relation avec les fig. 6a à 8e.
En mode de travail articulé, la grue peut distribuer une charge maximale de 12 tonnes à vitesse réduite, ou une charge de 10 tonnes à vitesse normale, et ce dans une zone de 2 à 20 mètres du pied du pylône. La charge distribuable diminue à distance plus grande du pied du pylône . La charge maximale est de 5,6 tonnes à vitesse réduite et de 4,7 tonnes à vitesse normale à la portée maximale de travail, c'est-à-dire à 47 mètres. La vitesse de distribution peut varier de 0 à 60 mètres par minute.
En mode de travail relevable, la charge maximale distribuable est de 12 tonnes lorsque la portée est comprise entre 5 et 20 mètres. La charge maximale se réduit à 5,6 tonnes à une portée maximale de 47 mètres. La hauteur maximale sous crochet en mode relevable est de 80 mètres. La vitesse de déplacement en mode relevable peut varier de 0 à 30 mètres par minute.
Lorsque la grue est démontée, elle peut être transportée en pièces détachées au moyen de cinq remorques de longueurs comprises entre 6 et 12 mètres, chacune des remorques transportant un ensemble de pièces de 19,5 à 25 tonnes.
Si l'utilisateur prévoit d'utiliser la grue exclusivement en mode de travail articulé, en distribution horizontale, le treuil de relevage de flèche peut être supprimé et le moufle de relevage est remplacé par deux tirants métalliques. Ceci permet de diminuer le prix de vente de la grue ainsi que le nombre de pièces .

Claims

Revendications
1. Engin de levage et de manutention de charges à flèche distributrice orientable et articulée, comprenant un pylône avec un pivot tournant, une flèche articulée (10) comprenant un pied de flèche (19) , articulé à sa première extrémité au sommet du pylône par un axe de rotation horizontal (27) , une fléchette (18) articulée en rotation par un axe d'articulation (32) horizontal à la deuxième extrémité du pied de flèche, un ensemble de retenue de flèche comprenant au moins un poinçon (7) , une élingue de retenue (11) de flèche et un contrepoids mobile (100) relié à la flèche par ladite élingue de retenue, caractérisé en ce que le contrepoids (100) est asservi à suivre une voie de guidage (1) de pente (α) variable, solidaire du pivot tournant, supportant ledit contrepoids, agencée à l'opposé de la flèche, et dont les variations de pente (α) sont choisies de sorte que le contrepoids exerce un ensemble de forces variables sur ladite flèche et sur la structure dudit engin, contribuant à équilibrer l'engin au cours des mouvements de déploiement/ reploiement de la flèche en mode de travail articulé.
2. Engin de levage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de guidage (1) présente dans sa portion (A) la plus proche du pylône une pente (o!A) plus faible que la pente (αB) dans au moins une portion (B) plus éloignée du pylône .
3. Engin de levage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la voie de guidage (1) présente un profil curviligne.
4. Engin de levage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la voie de guidage (1) présente un profil sygmoïdal .
5. Engin de levage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voie de guidage (1) est constituée d'une paire de rails curvilignes (2, 3) parallèles, que le contrepoids comprend un chariot mobile (101) comprenant des moyens de roulement (105) roulant sur lesdits rails et des éléments de lest (110) portés par ledit chariot.
6. Engin de levage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chariot (101) comprend un châssis (102, 103, 104) et sur chacun des côtés latéraux du châssis, des éléments de support (108, 109) pour recevoir et porter lesdits éléments de lest (110) de part et d'autre des rails de telle sorte que le niveau du centre de gravité du contrepoids soit proche du niveau de la voie de guidage .
7. Engin de levage selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits éléments de support (108, 109) sont des paires de bras agencées en position inclinée, que lesdits éléments de lest (110) sont constitués de plaques présentant chacune des trous (111) de surface supérieure à la section des bras de support (108, 109) et configurés de façon à ce qu'une plaque de lest suspendue à une paire de bras- support associés soit maintenue en position immobile par rapport au dit chariot (101) quelle que soit la position du chariot sur la voie de guidage (1) et parallèle à ladite voie de guidage (1) .
8. Engin de levage selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits bras de support sont repliables.
9. Engin de levage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de relevage de flèche (14, 15, 17) rendant l'engin capable de travailler en mode articulé et en mode relevable, que ladite fléchette comporte de part et d'autre de son axe d'articulation (32) au pied de flèche respectivement une pointe de fléchette (22) et une contre-fléchette (20) , ladite deuxième extrémité du pied de flèche et la contre- fléchette présentant des formes conjuguées permettant à la pointe de fléchette de venir en position alignée avec le pied de flèche en position de travail relevable et en ce que les variations de pente de la voie de guidage (1) sont choisies de sorte que la traction variable sur la flèche assiste le dispositif de relevage et/ou les changements de conformation de la flèche associés à un changement de mode de travail .
10. Engin de levage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite élingue de retenue (11) de flèche est fixée à la fléchette.
11. Engin de levage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le point d'attache (12) de l'extrémité de l' élingue de retenue (11) de flèche est agencé entre la pointe de fléchette (22) et la contre-fléchette (20) .
12. Engin de levage selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit point d'attache (12) est agencé à distance de l'articulation (32) entre pied de flèche et fléchette de sorte à décrire un arc de cercle autour de l'axe d'articulation (32), et que ladite élingue de retenue (11) de flèche croise l'axe d'articulation (32) pied de flèche/fléchette au cours du déploiement de la flèche en mode de travail articulé, entre la position de portée minimale et la position de portée maximale.
13. Engin de levage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rotation de la fléchette (18) autour de l'articulation (32) pied de flèche/fléchette est commandée au moyen d'un système de câbles antagonistes (23, 24) .
14. Engin de levage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier câble (23) est fixé à l'extrémité de la contre-fléchette (20) et que le deuxième câble (24) est fixé sur la pointe de la fléchette, à environ la même distance de l'articulation (32) que la distance du point d'attache du câble (23) par rapport à l'articulation (32) .
15. Engin de levage selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que ledit système de câbles antagonistes (23, 24) comprend des treuils électriques (25, 26) et des poulies de renvoi (29) logées dans le pied de flèche (19) .
16. Engin de levage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les treuils électriques (25, 26) sont logés à proximité de la première extrémité du pied de flèche (19) et les poulies de renvoi (29) à proximité de la deuxième extrémité du pied de flèche (19) .
17. Engin de levage selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la rotation de la fléchette (205) autour de l'extrémité du pied de flèche (204) est effectuée au moyen d'un système à engrenage (200) comprenant un moteur électrique (201) , un pignon (202) et un segment denté (203) .
18. Engin de levage selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit moteur électrique (201) est fixé sur le pied de flèche (204) et entraîne, via ledit pignon (202) , un segment denté circulaire (203) solidaire de la fléchette (205) .
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