WO2006120363A1 - Dispositif d'élinguage d'une pièce avec compensation d'effort et système de levage le comprenant - Google Patents

Dispositif d'élinguage d'une pièce avec compensation d'effort et système de levage le comprenant Download PDF

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WO2006120363A1
WO2006120363A1 PCT/FR2006/050394 FR2006050394W WO2006120363A1 WO 2006120363 A1 WO2006120363 A1 WO 2006120363A1 FR 2006050394 W FR2006050394 W FR 2006050394W WO 2006120363 A1 WO2006120363 A1 WO 2006120363A1
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WO
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floating support
sling
frame
spring means
vertical axis
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Application number
PCT/FR2006/050394
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English (en)
Inventor
Pascal Claraz
Jean-Marc Datas
Original Assignee
Airbus France
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Publication date
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Priority to US11/914,081 priority patent/US7980610B2/en
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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
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack

Definitions

  • the present invention relates to a device for slinging a workpiece with force compensation, in particular adapted for use with a lifting system such as a traveling crane or crane supporting slung parts, and a lifting system comprising it.
  • Such lifting systems are intended for the handling of mass elements frequently from a hundred kilos to several tens of tonnes carried by a sling while offering a high accuracy in positioning along a vertical axis and a horizontal plane as it is usual when assembling elements of buildings, ships, aircraft or other devices such as electric generators.
  • a first difficulty in maintaining the positioning accuracy along the vertical axis is that the lifting systems or means, because of their mass and the mass they lift, carry and move, produce a load on the supporting structures. that can generate displacements of these structures or their foundation.
  • the movements of the load-bearing structures under the effect of its own movements are not penalizing, on the other hand, when several lifting means are integral with one and the same load-bearing structure, moving or loading one of the lifting means can cause a variation of positioning of another lifting means.
  • Measurements carried out on complexes of two traveling cranes have revealed induced movements of up to a few millimeters, at speeds of the order of 0.25 mm / s.
  • Another difficulty, independent of the number of lifting means, is that said means or structures to which they are attached are sensitive to the wind.
  • the combination of the effects of wind and the effects of interferences between lifting means can cause significant damage to the elements being assembled if it results in a vertical displacement of a supported element relative to a ground-based structure. which it is being edited.
  • a lifting of the order of 50 mm of an element being assembled on a fixed element may cause a break in the sling, if the element being assembled is already at least partially fixed to the fixed element, or very important damage to the carried element or the fixed element.
  • a known solution consists in using a dynamic system for controlling the position of the traveling cranes as a function of displacements of the carrying structure and for controlling the winches of the lifting means accordingly.
  • the present invention starts from another principle which is to limit the dynamic forces at the level of the connection of the winch with a part being assembled and for this purpose it is proposed to compensate the forces applied to the suspended part by an elongation or a narrowing of the sling between the winch and the workpiece under the simple effect of dynamic forces on the part being assembled.
  • the invention thus makes it possible to compensate for variations in height, induced by the movements of the carrying structure, by lengthening or narrowing of the sling, in the case where the part is already being assembled or when a resistant force opposes the movement of the slinged piece.
  • the present invention mainly relates to a sling device of a part characterized in that it comprises a sling provided with a non-expandable portion and a section provided with spring means allowing, in load, an elongation or an elastic shortening of a limited determined amplitude of the sling in response to a limited determined variation of the load on the part.
  • a movement of the carrier structure downwardly along the vertical axis tending to descend the part will be compensated by a reduction in the distance of the piece to the winch, in case the piece comes in abutment against a fixed element relative to the ground, in a predefined range, so that the force that the part applies to the fixed element is kept below a limit value low enough not to cause damage on the part handled, on the fixed element or on any other element related to the part and to the fixed element or arranged between the part and the fixed element.
  • the invention which comprises load compensating means varying the distance of the winch piece in response to a force applied to the workpiece along said vertical axis, allows a positioning retraction of the part suspended from a winch by a suspension cable. along the vertical axis.
  • the device comprises means for adjusting the amplitude of the elongation and the shortening of the sling as a function of the load (F1, F2). These means make it possible in particular to adapt the device to parts to be handled with different mass.
  • the spring means are part of a load compensating device, changing the distance from the workpiece to a winch to which the sling is connected in response to a force applied to the workpiece along the vertical axis of the sling, constituted by a frame, a floating support and said means now leaves the floating support, in the absence of application of force on the part along the vertical axis, in a position of equilibrium centered vertically with respect to the built under the weight of the room.
  • FIG. 1 a side view of a sling device according to the invention
  • Figures 2A and 2B schematic front views of the device according to the invention respectively under load in tension and under load in support
  • FIG. 3 a perspective side view of an exemplary embodiment of a charge compensating device according to the invention
  • FIG. 4 detailed perspective perspective views of elements of the device of FIG. 3
  • FIG. 5 the device of FIG. 3 in side view
  • FIG. 6 a sectional side view of a balance of the compensating device of FIG. 2.
  • FIGS. 7A, 7B and 7C side views of details of embodiment of a device according to the invention.
  • the sling device comprises a winch 2 moving on a rail and supporting a part 1 held by a sling 3.
  • the winch moves on the rail according to a control device not shown because traditional.
  • the sling can be shortened or lengthened by the winch so as to position the supported piece in front of a floor structure on which it must be assembled.
  • this winch can be replaced by any device for lifting a load by means of a sling.
  • the sling 3 is provided with a first non-extensible portion 3a above a section 3c provided with spring means 10, 10 'allowing, under load, elongation or elastic shortening of a given amplitude. limited the sling 3 in response to a limited determined variation of the load on the part 1.
  • the sling according to the example shown is further provided with a second non-expandable portion 3b below the section 3c.
  • the spring means 10, 10 ' are part of a load-compensating device 4, changing the distance of the workpiece to the winch 2 to which the sling 3 is connected, in response to a force F1, F2 applied to the workpiece according to the invention.
  • the force F1 is equal to the forces exerted on the sling in its part related to the winch and the supporting structure, these efforts, uncontrollable by nature, may exceed the capacities of the sling and that the force F2 is equal to the weight of the part to be assembled.
  • the compensating device consists mainly of a frame 5, a floating support 6 and said spring means 10, 10 '.
  • the spring means maintain the floating support 6 in a position of equilibrium, preferably a position for which the floating support 6 is centered vertically with respect to the frame 5 under the weight of the piece 1 in the absence of application of force on the part along the vertical axis A1.
  • this embodiment aims to limit the forces on the part and on the ground structure in the case of a vertical displacement of the winch caused by a deflection of the bearing structure either downwards or towards the high.
  • the frame 5, the floating support 6 and the spring means 10 constitute a deformable system at equilibrium under the action of the weight of the part. At equilibrium, the system is advantageously adjusted so that the floating support is centered vertically with respect to the frame 5.
  • the piece raises and abuts against an element of the structure on the ground S.
  • a force F1 is transmitted to the compensating device 4 through the floating support which is pulled down.
  • the spring 10 undergoes, in the proposed exemplary embodiment of a compression spring, a compression force C1, C2 and is compressed thereby allowing the floating support 6 to descend relative to the frame 5 which limits the the force applied by the part on the structure.
  • the bearing structure undergoes a subsidence A.
  • the structure S applies a counter-reaction force F2 to the part, the traction on the movable support decreases which relaxes the spring 10 and raises the movable support 6 to reduce or limit the force of support of the piece on the structure.
  • the sling device comprises means 16, 16 'for adjusting the amplitude of the elongation and shortening of the sling 3 according to the elongation and the shortening of the spring means 10 so as to adjust the midpoint of the floating support 6 according to the weight of the part 1 to be carried.
  • FIG. 1 An example of the device is shown in more detail in FIG. 1
  • the frame 5 comprises a body provided with front faces of which only parts 20a, 20b, 20c, 20d at the axis of the elements of the device are shown and a rear face 19.
  • the floating support 6 is mounted in the interior space defined by the front and back faces.
  • one of the frame 5 and the floating support 6 is provided with an upper end 7 connecting to a non-extensible part 3a of the sling 3, the other being provided with a lower end provided with means 7 'retaining the suspended part.
  • the frame 5 which is connected to the non-extensible top portion 3a of the sling by its upper end 7, the floating support 6 being provided with the retaining means T of the suspended part.
  • the floating support 6 is slidably mounted in the frame 5 along the vertical axis A1 between guide means 8, 8 ', 9, 9'.
  • the guide means 8, 8 ', 9, 9' comprise at least one vertical rack 8, 8 'integral with the floating support 6 meshing with a first pinion 9, 9' offset relative to the floating support 6 on a perpendicular axis vertical axis A1.
  • the device is double and symmetrical with respect to a plane passing through the axis A1 and perpendicular to the rear face 19 of the frame, the guide means 8, 8 ', 9, 9' being symmetrical with respect to said vertical axis A1, on either side of the floating support 6.
  • the floating support 6 comprises a single vertical rack and is sliding on the opposite side to the rack on a vertical rail is well understood possible according to the invention.
  • the guide means therefore comprise at least one rack 8 and a pinion 9, meshing with the rack 8 and having an axis of rotation 25 secured to the frame 5, perpendicular to said vertical axis A1 and to the front and rear faces of the frame, for allow a vertical displacement of the floating support in the frame.
  • the spring means 10, 10 'for their part are integral with an arm 15 of a rocker 11 mounted on a shaft 12 secured to the frame 5 and parallel to the axis of rotation 25 of the pinion 9, 9 .
  • the spring means 10, 10 ' are connected to the floating support 6 through a reduction device comprising said first pinion 9, 9', gear means 13, 13 ', 14, 14' rotating the balance 11, 11 'in a given angular sector.
  • the device is set to limit the force between the piece 1 and the ground structure to a value of 2% of the nominal load for a load of between 2000 daN and 5000 daN and uses as spring means 10 gas springs of known technology. It is possible to modify the operating range, in particular the value of the maximum forces when the device reaches the mechanical stop, by adapting the characteristics of the spring means used.
  • a setting of an equilibrium position of the device is provided.
  • the symmetrical device comprises two rockers driven in rotation in opposite directions around shafts 12, 12 'integral with the frame during vertical displacements of the floating support 6 relative to the frame 5 and the spring means 10, 10' are suspended by their two ends between the arms of the rockers 11, 11 '.
  • the reduction devices symmetrical with respect to the vertical axis A1, comprising the first pinion 9 and 9 'and means gear 13, 13 ', 14, 14' drive the rocker 11, 11 'in rotation in opposite directions on a given angular sector.
  • the rockers 11, 11 ' are hinged to the frame on the shaft 12 at a first end of the arms 15, 15' and each secured to this end of a gear element 14, 14 'driven by one the symmetrical gearing devices and oriented perpendicular to the arms.
  • FIG. 4 A view of a balance wheel is shown in FIG. 4, this figure showing the elements of the gearing device comprising the racks 8, 8 'on the floating support 6, one of the gears 9, 9' meshing with the racks, this pinion 9 being coaxial with a gear ring 13 actuating the gear element 14 of the balance 11.
  • the arms 15, 15' each receive a movable support 17, 17 'supporting the spring means 10, 10' and are provided with adjustment means 16, 16 'in the form of a worm 21, operated by a wheel 16, 16 ', receiving the movable support 17, 17'.
  • adjustment means 16, 16 'in the form of a worm 21, operated by a wheel 16, 16 ', receiving the movable support 17, 17' are provided with adjustment means 16, 16 'in the form of a worm 21, operated by a wheel 16, 16 ', receiving the movable support 17, 17'.
  • This arrangement makes it possible not to compress the spring means 10, 10 'when adjusting the position of the movable supports 17, 17', which makes it possible to adjust without particular effort on the means 16 and 16 '.
  • the movable supports 17 and 17 ' have identical positions on the arms 15 and 15' respectively.
  • FIG. 7A describes drive means 27 connecting the worm 21 of the arms 15 and 15 'and making it possible to simultaneously adjust the position of the mobile supports 17 and 17' while ensuring identical positioning of these supports in the arms 15 and 15 .
  • Such drive means which according to the example are made by shafts and gimbals can according to the invention be made by chains or hoses such a modification remaining within the general knowledge of the skilled person.
  • the device is designed so that for the position of equilibrium under load the floating support 6 has an upward travel latitude equal to its amplitude of travel downwards between an upper stop 23 and a lower stop 24.
  • the stops are reached at travel amplitude maxima fixed for example to ⁇ 5 cm around the equilibrium value to take into account the permissible extreme cases of sagging of the bearing structure.
  • the stress applied by the workpiece 1 on the structure or any element interposed between the workpiece and the structure remains below the value defined above is a load less than 100 daN.
  • needles 22 integral with each movable support 17, 17 ' moves in front of graduations 26 on the arms 15, 15'.
  • the device according to the example provides that the spring means 10, 10 'are connected in parallel with damping means 18, 18'.
  • device measuring and / or detecting means 28, 29, 30 are made.
  • an extreme position detection such as one or more end-of-travel sensors 28 makes it possible to detect whether the force reaches a determined limit.
  • FIG. 1 A device with end-of-travel sensors 28 connected to an alarm device 33 is represented in FIG.
  • the limit switches 28 may be contact, inductive or other.
  • FIG. 7A represents in particular an embodiment according to which end-of-stroke sensors 28 are arranged facing stop elements 34, 35 on the mobile part of the device.
  • a potentiometric sensor or an optical encoder can be used without this list being limiting.
  • An example of positioning of a potentiometric sensor is shown in FIG. 7C at the end of a holding axis of a gear element 14.
  • the sensors are advantageously connected to devices such as alarm devices and / or compensation evolution monitoring, the latter to alert operators in anticipation when, during an assembly operation, an evolution the amplitude of the compensating movements reflects a deterioration of the safety conditions.
  • the detection sensor or sensors are measurement sensors 29 delivering a signal representative of the real-time position of the mobile element of the device connected to an alarm system comprising means for measuring and monitoring the alarm. evolution of the amplitude of the compensating movements comprising means for detecting the exceeding of a threshold and for generating an alarm on exceeding said threshold.
  • the alarm system to which they are connected may comprise only a simple detection that the stop is reached or is near to being reached and trigger an alarm on this detection.
  • the detection means consist of markers such as visual indicators 30 on at least one of the parts in relative movement as shown in FIGS. 7B, 7C.
  • the rod 31 connected to the hook 7 'which slides in the guide 24 may have in its upper and lower parts color indicators which will appear or disappear under the guide 24 before the device reaches a mechanical stop.
  • these indicators 30 are arranged on a flattened recess on the cylindrical rod to avoid any risk of erasure by wear during sliding of the rod in the guide.
  • the invention further comprises a lifting system such as a crane or a traveling crane comprising a sling in two parts 3a and 3b between which is disposed a device according to.
  • a lifting system such as a crane or a traveling crane comprising a sling in two parts 3a and 3b between which is disposed a device according to.
  • the invention is not limited to the example shown and in particular an asymmetrical device for which one end of the spring means is integral with the frame is possible according to the invention.

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Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif d'élinguage d'une pièce (1) comportant une élingue (3) pourvue d'une partie non extensible (3a, 3b) et d'une section (3c) munie de moyens ressort (10, 10') permettant, en charge, un allongement ou un raccourcissement élastique d'une amplitude déterminée limitée de l'élingue (3) en réponse à une variation déterminée limitée de la charge sur la pièce (1).

Description

DISPOSITIF D'ELINGUAGE D'UNE PIECE AVEC COMPENSATION D'EFFORT ET SYSTEME DE LEVAGE LE COMPRENANT
La présente invention concerne un dispositif d'élinguage d'une pièce avec compensation d'effort notamment adapté à être utilisé avec un système de levage tel que pont roulant ou grue supportant des pièces élinguées ainsi qu'un système de levage le comprenant.
Dans le cadre du positionnement d'éléments lourds tels qu'éléments structurels d'un dispositif à assembler, il est commun d'utiliser comme systèmes de levage des ponts roulants suspendus à des structures d'un hangar de montage ou des grues fixes ou mobiles.
De tels systèmes de levage sont destinés à la manutention d'éléments de masse fréquemment d'une centaine de kilos à plusieurs dizaines de tonnes portés par une élingue tout en offrant une grande précision en positionnement selon un axe vertical et un plan horizontal comme il est habituel lors d'assemblage d'éléments de bâtiments, de navires, d'aéronef ou autres dispositifs tels que générateurs électriques.
Ils sont utilisés comme des machines outils pour obtenir une précision de positionnement inférieure au millimètre voir de l'ordre du 1/10 de mm de façon a pouvoir raccorder les éléments de manière très précise sans engendrer d'efforts ni de dommages sur les structures à raccorder.
Une première difficulté pour conserver la précision de positionnement selon l'axe vertical vient du fait que les systèmes ou moyens de levage, du fait de leur masse et de la masse qu'ils soulèvent, portent et déplacent, produisent un effort sur les structures porteuses pouvant générer des déplacements de ces structures ou de leur assise. Lorsqu'un seul moyen de levage est utilisé, les déplacements des structures porteuses sous l'effet de ses propres mouvements ne sont pas pénalisants, par contre, lorsque plusieurs moyens de levage sont solidaires d'une même structure porteuse, le déplacement ou le chargement de l'un des moyens de levage peut causer une variation de positionnement d'un autre moyen de levage. Des mesures réalisées sur des complexes de deux ponts roulants ont mis en évidence des mouvements induits pouvant atteindre quelques millimètres, ce à des vitesse de l'ordre de 0,25 mm/s.
Dans le cas où le déplacement d'un premier moyen de levage tel qu'un pont s'effectue pendant une opération d'assemblage, sur un élément fixe, d'un élément porté par un second pont, les variations de hauteur du second pont dues au déplacement du premier pont sont préjudiciables au raccordement précis desdits éléments en cours d'assemblage.
Une autre difficulté, indépendante du nombre de moyens de levage, est que lesdits moyens ou les structures auxquels ils sont fixés sont sensibles au vent.
En effet, les vents exercent des contraintes sur les structures porteuses de hangars d'assemblage, par exemple des hangars d'assemblage de grands aéronefs telles qu'elles induisent des fléchissements desdites structures porteuses causant des déplacements verticaux des treuils pouvant atteindre quelques centimètres.
La combinaison des effets du vent et des effets dus aux interférences entre moyens de levage peut causer des dommages importants aux éléments en cours d'assemblage si elle a pour conséquence un déplacement vertical d'un élément porté par rapport à une structure reposant au sol sur laquelle il est en cours de montage.
Par exemple, un soulèvement de l'ordre de 50 mm d'un élément en cours d'assemblage sur un élément fixe peut causer une rupture de l'élingue, si l'élément en cours d'assemblage est déjà au moins partiellement fixé à l'élément fixe, ou des dommages très importants à l'élément porté ou à l'élément fixe.
Une solution connue consiste à utiliser un système dynamique de contrôle de position des ponts roulants en fonction de déplacements de la structure porteuse et d'asservir les treuils des moyens de levage en conséquence.
Une telle solution n'est pas satisfaisante du fait de la complexité du système à mettre en oeuvre: dispositifs de commande, capteurs, moyens d'asservissement en position requérant en outre pour leur fonctionnement de fortes puissances électriques instantanées.
La présente invention part d'un autre principe qui est de limiter les efforts dynamiques au niveau de la liaison du treuil avec une pièce en cours de montage et pour cela propose de compenser les efforts appliqués sur la pièce suspendue par un allongement ou un rétrécissement de l'élingue entre le treuil et la pièce sous le simple effet des efforts dynamiques sur la pièce en cours de montage.
L'invention permet ainsi de compenser les variations de hauteur, induites par les mouvements de la structure porteuse, par un allongement ou un rétrécissement de l'élingue, ce, dans le cas où la pièce est déjà en cours d'assemblage ou lorsqu'un effort résistant s'oppose au mouvement de la pièce élinguée.
Pour ce faire la présente invention concerne principalement un dispositif d'élinguage d'une pièce caractérisé en ce qu'il comporte une élingue pourvue d'une partie non extensible et d'une section munie de moyens ressort permettant, en charge, un allongement ou un raccourcissement élastique d'une amplitude déterminée limitée de l'élingue en réponse à une variation déterminée limitée de la charge sur la pièce.
Ainsi, selon le dispositif de l'invention, un mouvement de la structure porteuse vers le bas selon l'axe vertical ayant tendance à descendre la pièce sera compensé par une réduction de la distance de la pièce au treuil, au cas où la pièce viendrait en butée contre un élément fixe par rapport au sol, ce dans une plage prédéfinie, de sorte que l'effort que la pièce applique sur l'élément fixe soit maintenu au dessous d'une valeur limite suffisamment faible pour ne pas engendrer de dégâts sur la pièce manutentionnée, sur l'élément fixe ou sur tout autre élément lié à la pièce et à l'élément fixe ou disposé entre la pièce et l'élément fixe.
De même, un mouvement de la structure porteuse vers le haut selon l'axe vertical ayant tendance à soulever la pièce sera compensé par un accroissement de la distance de la pièce au treuil, dans une plage prédéfinie, au cas où la pièce serait totalement ou partiellement assemblée à un élément fixe par rapport au sol, afin que l'effort que la pièce applique sur l'élément fixe et sur les assemblages soit maintenu au dessous de la valeur limite afin d'éviter tout dégât similaire. L'invention, qui comporte des moyens compensateurs de charge modifiant la distance de la pièce au treuil en réponse à une force appliquée à la pièce selon ledit axe vertical, permet un rattrapage de positionnement de la pièce suspendue à un treuil par un câble de suspension selon l'axe vertical.
Avantageusement, le dispositif comporte des moyens de réglage de l'amplitude de l'allongement et du raccourcissement de l'élingue en fonction de la charge (F1 , F2). Ces moyens permettent notamment d'adapter le dispositif à des pièces à manipuler de masse différente.
Plus particulièrement, les moyens ressort font partie d'un dispositif compensateur de charge, modifiant la distance de la pièce à un treuil auquel est raccordée l'élingue en réponse à une force appliquée à la pièce selon l'axe vertical de l'élingue, constitués d'un bâti, d'un support flottant et desdits moyens ressort maintenant le support flottant, en l'absence d'application d'effort sur la pièce selon l'axe vertical, dans une position d'équilibre centrée verticalement par rapport au bâti sous le poids de la pièce.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention en référence aux figures qui représentent: en figure 1 : une vue de côté d'un dispositif d'élinguage selon l'invention; en figures 2A et 2B:Des vues schématiques de face du dispositif selon l'invention respectivement sous charge en traction et sous charge en appui; en figure 3: une vue de côté en perspective d'un exemple de réalisation d'un dispositif compensateur de charge selon l'invention; en figure 4: des vues de détail en perspective coupe d'éléments du dispositif de la figure 3; en figure 5: le dispositif de la figure 3 en vue de côté; en figure 6: une vue de côté en coupe d'un balancier du dispositif compensateur de la figure 2. en figures 7A, 7B et 7C: des vues de côté de détails de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
Le dispositif d'élinguage selon la figure 1 comporte un treuil 2 se déplaçant sur un rail et supportant une pièce 1 maintenue par une élingue 3. Le treuil se déplace sur le rail selon un dispositif de commande non représenté car traditionnel. De même l'élingue peut être raccourcie ou allongée par le treuil de façon à positionner la pièce soutenue en face d'une structure au sol sur laquelle elle doit être assemblée.
En pratique, ce treuil peut être remplacé par tout dispositif de levage d'une charge au moyen d'une élingue.
Selon l'invention, l'élingue 3 est pourvue d'une première partie non extensible 3a au dessus d'une section 3c munie de moyens ressort 10, 10' permettant, en charge, un allongement ou un raccourcissement élastique d'une amplitude déterminée limitée de l'élingue 3 en réponse à une variation déterminée limitée de la charge sur la pièce 1. L'élingue selon l'exemple représenté est en outre pourvue d'une seconde partie non extensible 3b au dessous de la section 3c.
Les moyens ressort 10, 10' font partie d'un dispositif compensateur de charge 4, modifiant la distance de la pièce au treuil 2 auquel est raccordée l'élingue 3, en réponse à une force F1 , F2 appliquée à la pièce selon l'axe vertical A1 de l'élingue 3.
Il sera noté qu'en l'absence de dispositif compensateur, la force F1 est égale aux efforts s'exerçant sur l'élingue dans sa partie liée au treuil et à la structure porteuse, ces efforts, incontrôlables par nature, pouvant dépasser les capacités de l'élingue et que la force F2 est égale au poids de la pièce à assembler.
Le dispositif compensateur est constitué principalement d'un bâti 5, d'un support flottant 6 et desdits moyens ressort 10, 10'.
Les moyens ressort maintiennent le support flottant 6 dans une position d'équilibre préférablement une position pour laquelle le support flottant 6 est centré verticalement par rapport au bâti 5 sous le poids de la pièce 1 en l'absence d'application d'effort sur la pièce selon l'axe vertical A1.
Un exemple schématique de fonctionnement du dispositif préféré selon l'invention est décrit aux figures 2a et 2b.
Comme il a été indiqué précédemment, cette réalisation a pour but de limiter les efforts sur la pièce et sur la structure au sol dans le cas d'un déplacement vertical du treuil causé par un fléchissement de la structure porteuse soit vers le bas soit vers le haut. Le bâti 5, le support flottant 6 et les moyens ressort 10 constituent un système déformable à l'équilibre sous l'action du poids de la pièce. A l'équilibre, le système est avantageusement réglé pour que le support flottant soit centré verticalement par rapport au bâti 5.
Selon la figure 2a la structure porteuse subit une élévation E qui entraîne le treuil vers le haut.
La pièce se soulève et vient en butée contre un élément de la structure au sol S. Comme la pièce est arrêtée par la structure S, un effort F1 est transmis au dispositif compensateur 4 au travers du support flottant qui est tiré vers le bas. Sous cet effort, le ressort 10 subit, dans l'exemple de réalisation proposé d'un ressort de compression, un effort de compression C1 , C2 et se comprime permettant ainsi au support flottant 6 de descendre par rapport au bâti 5 ce qui limite l'effort appliqué par la pièce sur la structure.
Selon la figure 2b, la structure porteuse subit un affaissement A.
Lorsque la pièce vient en butée inférieure, la structure S applique sur la pièce un effort F2 de contre réaction, la traction sur le support mobile diminue ce qui détend le ressort 10 et fait remonter le support mobile 6 pour réduire ou limiter la force d'appui de la pièce sur la structure.
Comme il sera vu plus loin en référence notamment à la figure 6, le dispositif d'élinguage comporte des moyens 16, 16' de réglage de l'amplitude de l'allongement et du raccourcissement de l'élingue 3 en fonction de l'allongement et le raccourcissement des moyens ressorts 10 de façon à pouvoir régler le point milieu du support flottant 6 en fonction du poids de la pièce 1 à porter.
Un exemple du dispositif est représenté plus en détail à la figure 3.
Le bâti 5 comporte un corps muni de faces avant dont seuls des parties 20a, 20b, 20c, 2Od au niveau d'axes d'éléments du dispositif sont représentées et une face arrière 19. Le support flottant 6 est monté dans l'espace intérieur défini par les faces avant et arrière.
Selon l'invention, l'un du bâti 5 et du support flottant 6 est pourvu d'une extrémité supérieure 7 de raccordement à une partie non extensible 3a de l'élingue 3, l'autre étant muni d'une extrémité inférieure pourvue de moyens 7' de retenue de la pièce suspendue. Selon l'exemple représenté, c'est le bâti 5 qui est raccordé à la partie supérieure non extensible 3a de l'élingue par son extrémité supérieure 7, le support flottant 6 étant pourvu des moyens T de retenue de la pièce suspendue.
Pour permettre l'extension ou la rétractation de l'élingue, le support flottant 6 est monté coulissant dans le bâti 5 selon l'axe vertical A1 entre des moyens de guidage 8, 8', 9, 9'.
Les moyens de guidage 8, 8', 9, 9' comportent au moins une crémaillère verticale 8, 8' solidaire du support flottant 6 s'engrenant dans un premier pignon 9, 9' décalé par rapport au support flottant 6 sur un axe perpendiculaire audit axe vertical A1.
Selon l'exemple et notamment la figure 3, le dispositif est double et symétrique par rapport à un plan passant par l'axe A1 et perpendiculaire à la face arrière 19 du bâti, les moyens de guidage 8, 8', 9, 9' étant symétriques par rapport audit axe vertical A1 , de part et d'autre du support flottant 6. Une configuration du dispositif pour laquelle le support flottant 6 comporte une seule crémaillère verticale et est coulissant du côté opposé à la crémaillère sur un rail vertical est bien entendu envisageable selon l'invention.
Les moyens de guidage comportent donc au moins une crémaillère 8 et un pignon 9, s'engrenant avec la crémaillère 8 et comportant un axe de rotation 25 solidaire du bâti 5, perpendiculaire audit axe vertical A1 et aux faces avant et arrière du bâti, pour permettre un déplacement vertical du support flottant dans le bâti.
Selon l'exemple, les moyens ressort 10, 10' pour leur part sont solidaires d'un bras 15 d'un balancier 11 monté sur un arbre 12 solidaire du bâti 5 et parallèle à l'axe de rotation 25 du pignon 9, 9'.
Pour adapter le dispositif à une plage d'efforts donnée, les moyens ressort 10, 10' sont reliés au support flottant 6 au travers d'un dispositif de démultiplication comportant ledit premier pignon 9, 9', des moyens d'engrenage 13, 13', 14, 14' entraînant en rotation le balancier 11 , 11 ' sur un secteur angulaire donné.
Dans un exemple d'application, le dispositif est réglé pour limiter l'effort entre la pièce 1 et la structure au sol à une valeur de 2% de la charge nominale pour une charge comprise entre 2000 daN et 5000daN et utilise comme moyens ressort 10 des ressorts à gaz de technologie connue. II est possible de modifier la plage de fonctionnement, notamment la valeur des efforts maximaux lorsque le dispositif arrive en butée mécanique, en adaptant les caractéristiques des moyens ressort utilisés.
Selon l'exemple, un réglage d'une position d'équilibre du dispositif est prévu.
Le dispositif symétrique, comporte deux balanciers entraînés en rotation de sens opposé autour d'arbres 12, 12' solidaires du bâti lors des déplacements verticaux du support flottant 6 par rapport au bâti 5 et les moyens ressort 10, 10' sont suspendus par leurs deux extrémités entre les bras des balanciers 11 , 11'.
Lors des mouvements verticaux du support flottant sous l'action d'une variation de charge au niveau de la pièce 1 , les dispositifs de démultiplication, symétriques par rapport à l'axe vertical A1 , comportant les premiers pignon 9 et 9' et des moyens d'engrenage 13, 13', 14, 14' entraînent les balancier 11 , 11' en rotation de sens opposé sur un secteur angulaire donné.
Ainsi l'application d'une charge F1 , F2 sur la pièce cause un déplacement du support flottant 6 entraînant les bras 15, 15' en rotation de sens opposé jusqu'à obtention d'une nouvelle position d'équilibre du support flottant 6 sous l'action des moyens ressort 10, 10' contraints en compression ou en extension selon le sens de la charge F1 , F2 appliquée sur la pièce.
Pour permettre un effet de bras de levier, les balanciers 11 , 11' sont articulés au bâti sur l'arbre 12 au niveau d'une première extrémité des bras 15, 15' et solidaires chacun à cette extrémité d'un élément d'engrenage 14, 14' entraîné par l'un les dispositifs de démultiplication symétriques et orienté perpendiculairement aux bras.
Une vue d'un balancier est représentée en figure 4, cette figure représentant les éléments du dispositif de démultiplication comportant les crémaillères 8, 8' sur le support flottant 6, l'un des pignons 9, 9' s'engrenant avec les crémaillères, ce pignon 9 étant coaxial avec une couronne d'engrenage 13 actionnant l'élément d'engrenage 14 du balancier 11.
Pour recevoir les extrémités des moyens ressorts 10, 10', les bras 15, 15' reçoivent chacun un support mobile 17, 17' supportant les moyens ressort 10, 10' et sont pourvus des moyens de réglage 16, 16' sous forme d'une vis sans fin 21 , manœuvrée par un volant 16, 16', recevant le support mobile 17, 17'. Ces moyens de réglage permettent d'équilibrer le dispositif en fonction de la masse de la pièce 1 pour donner aux bras une amplitude de débattement dans les deux sens (horaire et anti-horaire) similaire.
Bien que cela ne soit pas indispensable au fonctionnement du dispositif, il est avantageux de prévoir par construction que les deux bras 15, 15' soient parallèles lorsque aucune charge n'est appliquée sur le crochet 7'.
Cette disposition permet de ne pas avoir à comprimer les moyens ressort 10, 10' lors du réglage de la position des supports mobiles 17, 17', ce qui rend possible le réglage sans effort particulier sur les moyens 16 et 16'.
Selon un réglage préférentiel, les supports mobiles 17 et 17' ont des positions identiques sur les bras 15 et 15' respectivement.
La figure 7A décrit des moyens d'entraînement 27 reliant les vis sans fin 21 des bras 15 et 15' et permettant de régler simultanément la position des supports mobiles 17 et 17' en garantissant un positionnement identique de ces supports dans les bras 15 et 15'.
De tels moyens d'entraînement qui selon l'exemple sont réalisés par des arbres et des cardans peuvent selon l'invention être réalisés par des chaînes ou des flexibles une telle modification restant dans le cadre des connaissances générales de l'homme du métier.
Une action sur les volants 16, 16' permet de déplacer le support mobile 17, 17' le long du bras 15 et ainsi rapprocher ou éloigner le point d'application de l'effort exercé par les moyens ressort 10, 10' de l'extrémité d'articulation des bras.
Avantageusement, le dispositif est réalisé de telle sorte que pour la position d'équilibre sous charge le support flottant 6 ait une latitude de débattement vers le haut égale à son amplitude de débattement vers le bas entre une butée haute 23 et une butée basse 24.
Dans l'application évoquée précédemment, les butées sont atteintes aux maxima d'amplitude de débattement fixés par exemple à ± 5 cm autour de la valeur d'équilibre pour tenir compte des cas extrêmes admissibles de fléchissement de la structure porteuse.
Ainsi, pour tout fléchissement de structure porteuse d'amplitude inférieure, la contrainte appliquée par la pièce 1 sur la structure ou tout élément interposé entre la pièce et la structure reste inférieure à la valeur définie ci dessus soit un charge inférieure à 100 daN. Pour permettre un réglage aisé du point d'équilibre en fonction de la masse des pièces 1 à supporter, des aiguilles 22 solidaire de chaque support mobile 17, 17' se déplace en face de graduations 26 sur les bras 15, 15'.
Enfin de façon à éviter des oscillations de la pièces lors de la manœuvre du pont roulant ou du treuil, le dispositif selon l'exemple prévoit que les moyens ressort 10, 10' soient mis en parallèle avec des moyens amortisseurs 18, 18'.
En mode de réalisation complémentaire, des moyens de mesure et/ou de détection 28, 29, 30 de position du dispositif sont réalisés.
Dans le cas de moyens de détection de position, une détection de position extrême tels qu'un ou plusieurs capteurs fin de course 28 permettent de détecter si l'effort arrive à une limite déterminée.
Un dispositif à capteurs fin de course 28 reliés à un dispositif alarme 33 est représenté en figure 6.
Les capteurs fin de course 28 peuvent être à contact, inductifs ou autre.
La figure 7A représente notamment une réalisation selon laquelle des capteurs de fin de course 28 sont disposés en face d'éléments de butée 34, 35 sur la partie mobile du dispositif.
Dans le cas ou le capteur choisi est un capteur de mesure 29 donnant une mesure de la position de la partie mobile du dispositif, un capteur potentiométrique ou un codeur optique peuvent être utilisés sans que cette liste soit limitative. Un exemple de positionnement d'une capteur potentiométrique est représenté en figure 7C en bout d'axe de maintien d'un élément d'engrenage 14..
Les capteurs sont avantageusement reliés à des dispositifs tels que des dispositifs d'alarme et/ou de suivi d'évolution de la compensation, ces derniers permettant d'alerter les opérateurs en anticipation lorsque, lors d'une opération d'assemblage, une évolution de l'amplitude des mouvements de compensation traduit une dégradation des conditions de sécurité.
La détection, avant d'atteindre les butées physiques du dispositif, d'une évolution néfaste de l'amplitude des mouvement permet d'interrompre les opérations d'assemblage jusqu'au retour de conditions de travail sécurisées.
Dans ce cas, le ou les capteurs de détection sont des capteurs de mesure 29 délivrant un signal représentatif de la position en temps réel de l'élément mobile du dispositif relié à un système d'alarme comprenant des moyens de mesure et de suivi de l'évolution de l'amplitude des mouvements de compensation comportant des moyens de détection de dépassement d'un seuil et de génération d'une alarme sur dépassement dudit seuil.
Dans le cas ou le ou les capteurs sont des capteurs fin de course 28, le système d'alarme auquel ils sont reliés peut ne comporter qu'une simple détection que la butée est atteinte ou est près d'être atteinte et déclencher une alarme sur cette détection.
Selon une version simplifiée, les moyens de détection sont constitués de repères tels que des témoins visuels 30 sur au moins l'une des pièces en mouvement relatif comme représenté en figures 7B, 7C.
Par exemple, la tige 31 liée au crochet 7' qui coulisse dans le guide 24 peut présenter dans ses parties haute et basse des témoins de couleur qui vont apparaître ou disparaître sous le guide 24 avant que le dispositif n'atteigne une butée mécanique.
Avantageusement, ces témoins 30 sont disposés sur un méplat en retrait sur la tige cylindrique pour éviter tout risque d'effacement par usure lors du coulissement de la tige dans le guide.
De manière équivalente, des témoins visuels 30, comme ceux représenté en figure 7C en regard d'un index 32, sur les pignons ou les bras sont possibles selon l'invention.
L'invention comprend en outre un système de levage tel qu'une grue ou un pont roulant comprenant une élingue en deux parties 3a et 3b entre lesquelles est disposé un dispositif selon.
L'invention ne se limite pas à l'exemple représenté et notamment un dispositif dissymétrique pour lequel une extrémité des moyens ressort est solidaire du bâti est envisageable selon l'invention. De plus, en fonction des caractéristiques recherchées pour l'amplitude de débattement du crochet et des efforts admissible, il est possible d'adapter les dimensions et le nombre d'étages de pignons conjuguant le mouvement des bras 15, 15' avec celui du support flottant 6.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Dispositif d'élinguage d'une pièce (1 ) caractérisé en ce qu'il comporte une élingue (3) pourvue d'une partie non extensible (3a, 3b) et d'une section (3c) munie de moyens ressort (10, 10') permettant, en charge, un allongement ou un raccourcissement élastique d'une amplitude déterminée limitée de l'élingue (3) en réponse à une variation déterminée limitée de la charge sur la pièce (1 ).
2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (5), un support flottant (6), lesdits moyens ressort (10, 10') maintenant le support flottant (6), en l'absence d'application d'effort sur la pièce selon l'axe vertical (A1 ), dans une position d'équilibre par rapport au bâti (5) sous le poids de la pièce (1 ), et des moyens (16, 16') de réglage et d'adaptation de la position d'équilibre du support flottant selon le poids de la pièce.
3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (5) et un support flottant (6), les moyens ressort (10, 10') maintenant le support flottant et faisant partie d'un dispositif compensateur de charge (4), modifiant la distance de la pièce à un treuil (2) auquel est raccordée l'élingue (3) en réponse à une force (F1 , F2) appliquée à la pièce selon l'axe vertical (A1 ) de l'élingue (3).
4 - Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que, l'un du bâti (5) et du support flottant (6) est pourvu d'une extrémité supérieure (7) de raccordement à une partie non extensible (3a) de l'élingue (3), l'autre étant muni d'une extrémité inférieure pourvue de moyens (71) de retenue de la pièce suspendue, le support flottant (6) étant monté coulissant dans le bâti (5) selon l'axe vertical (A1 ) entre des moyens de guidage (8, 8', 9, 9').
5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de guidage (8, 8', 9, 9') comportent au moins une crémaillère verticale (8, 8') solidaire du support flottant (6) s'engrenant dans un premier pignon (9, 9') décalé par rapport au support flottant (6) sur un axe perpendiculaire audit axe vertical (A1 ).
6 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que les moyens ressort (10, 10') sont solidaires d'un bras (15) d'un balancier (11 ) monté sur un arbre (12) solidaire du bâti (5) et perpendiculaire audit axe vertical (A1 ) et reliés au support flottant (6) au travers d'un dispositif de démultiplication (8, 8\ 9, 9\ 13, 13', 14, 14').
7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le dispositif de démultiplication comporte ledit premier pignon (9, 9') et comporte des moyens d'engrenage (13, 13', 14, 14') entraînant en rotation le balancier (11 , 11') sur un secteur angulaire donné.
8 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les moyens de guidage (8, 8', 9, 9') sont symétriques par rapport audit axe vertical (A1 ), de part et d'autre du support flottant (6).
9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les moyens ressort (10, 10') sont suspendus par leurs deux extrémités entre les bras des balanciers (11 , 11'), et en ce que des dispositifs de démultiplication, symétriques par rapport à l'axe vertical (A1 ), relient les balanciers (11 , 11') aux moyens de guidage de sorte que l'application d'une charge (F1 , F2) sur la pièce cause un déplacement du support flottant (6) entraînant les bras (15, 15') en rotation de sens opposé jusqu'à obtention d'une nouvelle position d'équilibre du support flottant (6).
10 - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les balanciers (11 , 11') sont articulés au bâti au niveau d'une première extrémité des bras (15, 15') et solidaires chacun à cette extrémité d'un élément d'engrenage (14, 14') entraîné par l'un les dispositifs de démultiplication symétriques et orienté perpendiculairement aux bras.
11 - Dispositif selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que les bras (15, 15') comportent chacun un support mobile (17, 17') recevant les moyens ressort (10, 10') et des moyens de réglage (16, 16') pour déplacer de le support mobile (17, 17') et rapprocher ou éloigner le point d'application de l'effort exercé par les moyens ressort (10, 10') de l'extrémité d'articulation des bras.
12 - Dispositif selon la revendication 11 caractérisé en ce que le support flottant (6) est centré verticalement par rapport au bâti (5) sous le poids de la pièce (1 ) en l'absence d'application d'effort sur la pièce selon l'axe vertical A1.
13 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens ressort (10, 10') sont mis en parallèle avec des moyens amortisseurs (18, 18'). 14 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection (28, 29, 30) adaptés pour détecter une position particulière.
15 - Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que les moyens de détection comportent au moins un témoin visuel.
16 - Dispositif selon la revendication 14 ou 15 caractérisé en ce que les moyens de détection comportent au moins un capteur de position.
17 - Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que le capteur de position est un capteur fin de course (28).
18 - Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que le capteur de position est un capteur (29) délivrant un signal représentatif de la position en temps réel de l'élément mobile du dispositif.
19 - Dispositif selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisé en ce que ledit au moins un capteur de position (28, 29) est relié à un système d'alarme (33).
20 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le système d'alarme (33) comporte des moyens, de mesure et de suivi de révolution de l'amplitude des mouvements de compensation, comportant des moyens de détection de dépassement d'un seuil et de génération d'une alarme sur dépassement dudit seuil.
21 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens ressort (10, 10') sont constitués par des ressorts à gaz.
22 - Système de levage caractérisé en ce qu'il comprend une élingue munie d'un dispositif d'élinguage selon l'une des revendications précédentes.
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