FR2626266A1 - LIFTING APPARATUS HAVING A CABLE WINDING DRUM OF WHICH THE DRIVE IS PROVIDED BY A CLOSED KINEMATICS CHAIN - Google Patents
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Abstract
Appareil de levage comportant un tambour 1 autour duquel est enroulé le câble destiné à être relié à la charge Q et un moteur 3. Pour réaliser la transmission de la puissance et du couple du moteur 3, on intercale dans chaque réducteur Ra, Rb transmettant la puissance et le couple aux arbres d'entrée 5a, 5bdu tambour 1, un train épicyclodal, la couronne fixe 13a, 13b de chaque train étant associée à des moyens lui permettant de recevoir un léger déplacement angulaire de part et d'autre d'une position d'équilibre, ces deux couronnes 13a, 13b étant reliées entre elles par un mécanisme à action différentielle rendant leur rotation dépendante et antagoniste.Lifting device comprising a drum 1 around which is wound the cable intended to be connected to the load Q and a motor 3. In order to transmit the power and torque of the motor 3, each reducer Ra, Rb is inserted in transmitting the power and torque to the input shafts 5a, 5b of drum 1, an epicyclodal train, the fixed ring 13a, 13b of each train being associated with means allowing it to receive a slight angular displacement on either side of a equilibrium position, these two rings 13a, 13b being interconnected by a differential action mechanism making their rotation dependent and antagonistic.
Description
APPAREIL DE LEVAGE COMPORTANT UN TAMBOUR D'ENROULEMENT
DE CABALE DONT L'ENTRAINEMENT EST ASSURE PAR UNE CHAINE CINBNATIQUB FERMEE.LIFTING APPARATUS HAVING A WINDING DRUM
OF CABAL WHICH DRIVE IS PROVIDED BY A CLOSED CINBNATIQUB CHAIN.
La présente invention concerne un perfectionnement apporté à la commande du tambour d'enroulement de câble que comportent les appareils de levage. The present invention relates to an improvement made to the control of the cable winding drum that the lifting devices comprise.
Elle a trait plus particulièrement à un perfection bernant aux appareils de levage du type illustré par la figure I qui, d'une manière générale, comportent un tambour (1) autour duquel s'enroule le câble (2) à l'ex- trématé duquel est accrochée la charge (Q) qui doit être manipulée. L'entrainement du tambour (1) est obtenu au moyen d'un moteur (3) et ce, par l'intermédiaire d'un système réducteur permettant d'obtenir une démultiplication. Bien entendu, des systèmes de freinage sont associés à ces éléments. It relates more particularly to a flawed perfection of lifting devices of the type illustrated in Figure I which, in general, comprise a drum (1) around which the cable (2) is wound to the end from which the load (Q) to be handled is hung. The drum drive (1) is obtained by means of a motor (3) and this, by means of a reduction system making it possible to obtain a gear reduction. Of course, braking systems are associated with these elements.
Pendant très longtemps, la transmission de la puissance et du couple du moteur (3) au tambour (1) a été obtenue par l'intermédiaire d'un seul -ensemble réducteur reliant l'arbre de sortie du moteur (3) au tambour (1). For a very long time, the transmission of power and torque from the motor (3) to the drum (1) was obtained by means of a single reduction unit connecting the output shaft of the motor (3) to the drum ( 1).
Une telle solution présente cependant des risques d'un point de vue sécurité et, par suite, il a été proposé, ainsi que cela est schématisé à la figure 1, d'assurer l'entraînement du tambour (1) en utilisant une technique qui peut être désignée par l'expression "chaîne fermée de levage". Such a solution however presents risks from a security point of view and, as a result, it has been proposed, as shown schematically in FIG. 1, to drive the drum (1) using a technique which may be designated by the expression "closed lifting chain".
Une telle solution consiste à entraîner le tambour de levage (1) å l'aide de deux réducteurs Ra, Rb symétriques, à trains parallèles réversibles. Chaque réducteur est entrainé par une ligne d'arbres unique (4a,4b). Un tel ensemble (1), (Ra,Rb), (4a,4b) forme donc une boucle d'où le nom de "chaîne fermée". Grâce à un tel montage, il est possible d'assurer la retenue de la charge Q en cas de défaillance unique de l'un des quelconques composants de la chaîne. One such solution consists in driving the lifting drum (1) using two reducers Ra, Rb symmetrical, with reversible parallel trains. Each reduction gear is driven by a single line of shafts (4a, 4b). Such a set (1), (Ra, Rb), (4a, 4b) therefore forms a loop, hence the name "closed chain". With such an arrangement, it is possible to ensure the retention of the load Q in the event of a single failure of any of the components of the chain.
Si d'un point de vue sécurité, une telle solution donne satisfaction, elle présente cependant comme inconvénient d'être hyperstatique. En effet, pour un angle de rotation du tambour, il faut un angle théorique ss du moteur (3). Compte-tenu des irrégularités de taillage, excentration de roues et autres défauts, l'angle ss ne sera pas strictement identique sur chacun des arbres de sortie du moteur, cet angle étant en réalitéss+ g (a) sur l'arbre (4a) et ss+ t(b) sur l'arbre (4b).Les variations (a) et g (b) ayant très peu de chances d'être égales et la liaison étant rigide, il s'ensuit donc des tensions internes entre les deux arbres de sortie (4a,4b) du moteur (3) et des deux arbres (5a,5b) d'entraînement du tambour (1), c'est-à-dire dans toute la chaîne et sans possibilité de bien dominer ces phénomènes. Par suite, compte-tenu de ces variations dans la transmission dues à l'impossibilité d'avoir une symétrie parfaite, il n'est pas possible d'obtenir une sécurité totale de fonctionnement. If from a security point of view, such a solution is satisfactory, it has the disadvantage of being hyperstatic. Indeed, for an angle of rotation of the drum, a theoretical angle ss of the motor (3) is required. Given the cutting irregularities, eccentricity of the wheels and other faults, the angle ss will not be strictly identical on each of the motor output shafts, this angle being in reality + g (a) on the shaft (4a) and ss + t (b) on the tree (4b). The variations (a) and g (b) having very little chance of being equal and the connection being rigid, it follows therefore internal tensions between the two trees output (4a, 4b) of the motor (3) and of the two shafts (5a, 5b) for driving the drum (1), that is to say throughout the chain and without the possibility of clearly dominating these phenomena. Consequently, taking into account these variations in the transmission due to the impossibility of having perfect symmetry, it is not possible to obtain total operating safety.
Or on a trouvé et ctest ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement apporté à un tel système d'entraînement du tambour qui permet de résoudre ce problème et élimine tout risque de contrainte dans les divers organes par suite d'une mauvaise transmission. However, we have found, and this is what is the subject of the present invention, an improvement made to such a drum drive system which makes it possible to solve this problem and eliminates any risk of stress in the various organs as a result of a bad transmission.
D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement apporté aux appareils de levage comportant, montés sur un bâti support commun
- un tambour autour duquel est enroulé le câble destiné à astre relié à la charge
- un moteur comportant deux arbres de sortie et dont la puissance et le couple sont transmis de manière symétrique aux deux arbres d'entrée du tambour par l'in- termédiaire de deux ensembles réducteurs (chaîne cinématique fermée}, l'appareil se caractérisant en ce que, pour réaliser la transmission de la puissance et du couple du moteur, on intercale, dans chaque réducteur transmettant la puissance et le couple aux arbres d'entrée du tambour, un train épicycloidal, la couronne fixe de chaque train étant associée à des moyens lui permettant de recevoir un lFger déplacement angulaire de part et d'autre d'une position d'équilibre, ces deux couronnes étant reliées entre elles par un mécanisme à action différentielle rendant leurs rotations dépendantes et antagonistes.In general, the invention therefore relates to an improvement made to lifting devices comprising, mounted on a common support frame
- a drum around which is wound the cable intended to be connected to the load
a motor comprising two output shafts and the power and the torque of which are transmitted symmetrically to the two input shafts of the drum by means of two reduction units (closed kinematic chain), the apparatus being characterized by what, to carry out the transmission of the power and the torque of the motor, one intercalates, in each reducer transmitting the power and the torque to the input shafts of the drum, a planetary gear, the fixed crown of each train being associated with means allowing it to receive an angular displacement lFger on either side of an equilibrium position, these two crowns being connected together by a differential action mechanism making their rotations dependent and antagonistic.
Diverses solutions peuvent être utilisées pour, conformément à l'invention, obtenir ce léger déplacement angulaire des couronnes des trains épicycloldaux et pour rendre leur rotation dépendante et antagoniste, à savoir, par exemple
- utiliser un mécanisme à action différentielle constitué d'un fléau d'équilibrage relié aux deux couronnes par l'intermédiaire de bielles et tourillons et/ou de vérins
- utiliser un mécanisme comportant une bielle reliée aux couronnes par l'intermédiaire de leviers et pignons ;
- utiliser un mécanisme constitué d'un ensemble à pignons coniques. Various solutions can be used to, in accordance with the invention, obtain this slight angular displacement of the crowns of planetary gear trains and to make their rotation dependent and antagonistic, namely, for example
- use a differential action mechanism consisting of a balancing beam connected to the two crowns by means of connecting rods and journals and / or jacks
- use a mechanism comprising a connecting rod connected to the crowns by means of levers and pinions;
- use a mechanism consisting of a set of bevel gears.
Bien entendu, d'autres solutions équivalentes pourraient être utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Of course, other equivalent solutions could be used without departing from the scope of the invention.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux quatre exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels
- les figures 2a et 2b illustrent, schématiquement, vu de dessus et de face, un appareil de levage réalisé conformément à l'invention dans lequel le mécanisme à action différentielle est constitué d'un fléau d'équilibrage relié aux couronnes par l'intermédiaire de bielles ou tourillons
- les figures 3a et 3b illustrent une variante du mode de réalisation illustré par les figures 2a et 2b, variante dans laquelle l'équilibrage est obtenu au moyçn de vérins hydrauliques (ou similaires)
- les figures 4a, 4b et 5a,5b illustrent, d'une manière similaire, deux autres formes de réalisation.The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the four embodiments given below by way of indication but not limitation and which are illustrated by the appended diagrams in which
- Figures 2a and 2b illustrate, schematically, seen from above and from the front, a lifting device produced in accordance with the invention in which the differential action mechanism consists of a balancing beam connected to the crowns via connecting rods or journals
- Figures 3a and 3b illustrate a variant of the embodiment illustrated by Figures 2a and 2b, variant in which balancing is obtained by means of hydraulic cylinders (or the like)
- Figures 4a, 4b and 5a, 5b illustrate, in a similar way, two other embodiments.
Dans les exemples de réalisation qui suivent, les mêmes références seront utilisées pour désigner les mêmes organes en les affectant d'un indice (a ou b) pour différencier les éléments des deux ensembles de transmission symétriques. In the following exemplary embodiments, the same references will be used to designate the same members by assigning them with an index (a or b) to differentiate the elements of the two symmetrical transmission assemblies.
Dans les trois exemples qui suivent, l'appareil de levage conforme à l'invention se compose, comme dit précédemment, d'un tambour (1) autour duquel peut être enroulé le câble destiné à être relié à la charge et d'un moteur (3) comportant deux arbres de sortie (4a, 4b). In the three examples which follow, the lifting device according to the invention consists, as said above, of a drum (1) around which the cable intended to be connected to the load can be wound and of a motor (3) comprising two output shafts (4a, 4b).
La puissance et les couples sont transmis de manière symétrique aux deux arbres d'entrée (5a,5b) du tambour et ce, par l'intermédiaire de deux ensembles réducteurs identiques. Ces ensembles réducteurs sont constitués par les trains de pignons (6a,7a,8a,9a) et (6b,7b,8b;9b). Des systèmes de freinage conventionnels sont associés à un tel ensemble, à savoir, par exemple deux freins de sécurité (lOa,10b), un frein de service < 11) et un frein de secours (12). La transmission de la puissance du moteur aux arbres de sortie (4a,4b) peut être réalisée en utilisant des éléments de transmission élastique, simplement schématisés sous les figures annexées, permettant ainsi d'obtenir un alignement parfait. The power and the torques are transmitted symmetrically to the two input shafts (5a, 5b) of the drum and this, via two identical reducing assemblies. These reducing assemblies are constituted by the gear trains (6a, 7a, 8a, 9a) and (6b, 7b, 8b; 9b). Conventional braking systems are associated with such an assembly, namely, for example two safety brakes (10a, 10b), a service brake <11) and an emergency brake (12). The transmission of power from the motor to the output shafts (4a, 4b) can be carried out using elastic transmission elements, simply shown diagrammatically in the appended figures, thus making it possible to obtain perfect alignment.
Dans les quatre exemples de réalisation qui suivent, conformément à l'invention, entre les arbres (4a,4b) de sortie du moteur et les pignons d'entrée (6a,6b) des deux ensembles réducteurs Ra, Rb, est disposé un ensemble formant train épicycloïdal, dont la couronne fixe (13a,13b) est associée à des moyens lui permettant de recevoir un léger déplacement angulaire de part et d'autre d'une position d'équilibre, les deux couronnes (13a,13b) étant, par ailleurs, reliées entre elles par un mécanisme, dont la fonction est de remplir une action différentielle rendant les rotations des couronnes (13a,13b) des deux trains épicycloïdaux dépendantes et antagonistes. In the four embodiments which follow, in accordance with the invention, between the shafts (4a, 4b) of the motor output and the input pinions (6a, 6b) of the two reduction sets Ra, Rb, is arranged a set forming planetary gear, whose fixed crown (13a, 13b) is associated with means allowing it to receive a slight angular displacement on either side of an equilibrium position, the two crowns (13a, 13b) being, moreover, connected together by a mechanism, the function of which is to fulfill a differential action making the rotations of the crowns (13a, 13b) of the two epicyclic trains dependent and antagonistic.
Dans les quatre exemples de réalisation qui suivent, seules les couronnes (13a,13b) des trains épicy cloldaux'intercalées entre les arbres (4a,4b) et les pignons (6a,6b) des réducteurs seront référencées et ce, par mesure de simplification, étant donné que les autres éléments entrant dans la constitution de tels trains sont des éléments conventionnels. In the four embodiments which follow, only the crowns (13a, 13b) of the epicy cloldaux trains inserted between the shafts (4a, 4b) and the pinions (6a, 6b) of the reducers will be referenced and this, for the sake of simplification , since the other elements forming part of such trains are conventional elements.
Dans la forme de réalisation illustrée par les figures 2a et 2b, la possibilité de déplacement angulaire de part et d'autre d'une position d'équilibre pour la couronne (13a) ou (13b) (couronne qui dans un train épicycloidal conventionnel serait fixe) est obtenue en associant à ces couronnes (13a,13b) deux ensembles identiques constitués essentiellement d'un tourillon (14a,14b) et d'une bielle (15a,15b). Les extrémités des bielles (15a,15b) sont fixées de part et d'autre d'un fléau (16) articulé en son milieu sur un support (17) solidaire du bâti. La charge associée au tambour a tendance à entraîner les roues (13a,13b) dans le même sens symétriquement. In the embodiment illustrated in FIGS. 2a and 2b, the possibility of angular displacement on either side of an equilibrium position for the crown (13a) or (13b) (crown which in a conventional epicyclic train would be fixed) is obtained by associating with these crowns (13a, 13b) two identical sets consisting essentially of a pin (14a, 14b) and a connecting rod (15a, 15b). The ends of the connecting rods (15a, 15b) are fixed on either side of a beam (16) articulated in its middle on a support (17) integral with the frame. The load associated with the drum tends to drive the wheels (13a, 13b) in the same direction symmetrically.
Grâce à un tel mode de réalisation conforme à l'invention, une irrégularité de rotation sur le réducteur R1 engendre une rotation sur la couronne (13a) et,'en conséquence, un mouvement vertical de la bielle correspondante (15a). Le fléau (16) transmet l'effort à la couronne (14b) par l'intermédiaire de la bielle (15b) et du tourillon (14b). Les deux couronnes (13a, 13b) sont donc équilibrées par l'action différentielle du fléau (16). Par suite, on peut dire que pour une rotation déterminée du côté A, supposé égal à la valeur théorique, on a donc un angle ss pour le moteur correspondant à un angle i pour le tambour.Si l'on suppose que pour le côté (b) on ait un angle 3 + A i), pour o( , la couronne du train épicycloidal aura tendance à tourner pour réduire (b). En conséquence, le système différentiel fera que sur le réducteur (a), la couronne (14a) tournant en sens inverse aura pour effet de donner
En conséquence, un ralentissement d'un côté donne une accélération de l'autre et la boucle fermée réagit pour corriger le premier défaut. Thanks to such an embodiment in accordance with the invention, an irregularity of rotation on the reducer R1 generates a rotation on the crown (13a) and, consequently, a vertical movement of the corresponding connecting rod (15a). The beam (16) transmits the force to the crown (14b) via the connecting rod (15b) and the journal (14b). The two crowns (13a, 13b) are therefore balanced by the differential action of the beam (16). As a result, we can say that for a determined rotation on the A side, assumed to be equal to the theoretical value, we therefore have an angle ss for the motor corresponding to an angle i for the drum. If we assume that for the side ( b) we have an angle 3 + A i), for o (, the crown of the planetary gear will tend to turn to reduce (b). Consequently, the differential system will make that on the reducer (a), the crown (14a ) turning in the opposite direction will give
Consequently, a slowing down on one side gives acceleration on the other and the closed loop reacts to correct the first fault.
Les figures 3a et 3b illustrent une variante du mode de réalisation décrit précédemment (figures 2a et 2b), variante dans laquelle le fléau d'équilibrage derient une tuyauterie, désignée également par la référence (16), reliant deux vérins hydrauliques (30a,30b) (ou deux capsules étanches) agissant sur les bielles (15a,- lob}. Un étrangleur (31) est disposé dans la partie centrale de la tuyauteire (16) et permet d'ajuster l'amortissement du système, notamment en cas d'une rupture d'une demi-chaine. Par ailleurs, des capteurs de pression (32a,32b) sont associés à la tuyauterie (16) et permettent de surveiller le couple de réaction. FIGS. 3a and 3b illustrate a variant of the embodiment described above (FIGS. 2a and 2b), a variant in which the balancing beam derives from a pipe, also designated by the reference (16), connecting two hydraulic cylinders (30a, 30b ) (or two watertight capsules) acting on the connecting rods (15a, - lob}. A choke (31) is arranged in the central part of the pipe (16) and makes it possible to adjust the damping of the system, in particular in the event of 'A half-chain rupture. In addition, pressure sensors (32a, 32b) are associated with the piping (16) and make it possible to monitor the reaction torque.
Un tel ensemble d'équilibrage par vérins hydrauliques est particulièrement utile lorsque l'espace entre les deux réducteurs est important. Such a balancing assembly by hydraulic cylinders is particularly useful when the space between the two reducers is large.
Dans ces deux modes de réalisation, les déplacements des bielles (15a,15b) sont limités par des systèmes à butées (33a,33b). In these two embodiments, the displacements of the connecting rods (15a, 15b) are limited by systems with stops (33a, 33b).
Dans la forme de réalisation illustrée par les figures a et 4b, la possibilité de déplacement angulaire de part et d'autre d'une position d'équilibre des deux couronnes (13a,13b) et leur liaison par un mécanisme à action différentielle rendant leur rotation dépendante et antagoniste est obtenue en prévoyant sur l'extérieur des couronnes (13a,13b) une denture conique sur laquelle engrène un pignon (18a,18b). Les axes (19a ,19b) de ces pignons débouchent à l'extérieur du bâti et supportent des leviers (20a,20b) (voir figure 4b). In the embodiment illustrated in Figures a and 4b, the possibility of angular displacement on either side of an equilibrium position of the two rings (13a, 13b) and their connection by a differential action mechanism making their dependent and antagonistic rotation is obtained by providing on the outside of the crowns (13a, 13b) a conical toothing on which meshes a pinion (18a, 18b). The axes (19a, 19b) of these pinions open to the outside of the frame and support levers (20a, 20b) (see Figure 4b).
Les deux leviers (20a,20b) sont réunis par une barre de liaison (21). Cette barre de liaison (21) a une action différentielle sur les deux réducteurs. A l'équi- libre, les deux leviers (20a,20b) sont verticaux. A une irrégularité de la couronne (13a), correspond une rotation en sens inverse de la couronne (13b) et réciproquement. Les déplacements des leviers (20a,20b) sont limités par des butées (22a,23a et 22b,23b), ce qui assure une sécurité en cas de rupture d'un élément de la chaine. The two levers (20a, 20b) are joined by a connecting bar (21). This connecting bar (21) has a differential action on the two reducers. In the balance, the two levers (20a, 20b) are vertical. An irregularity of the crown (13a) corresponds to an opposite rotation of the crown (13b) and vice versa. The movements of the levers (20a, 20b) are limited by stops (22a, 23a and 22b, 23b), which provides security in the event of an element of the chain breaking.
Dans le quatrième mode de réalisation illustré par les figures 5a et 5b, les couronnes (13a) et (13b) comportent des dentures extérieures sur lesquelles engrènent des roues (24a) et (24b). Les deux roues (24a) et (24b) sont reliées l'une à l'autre par un ensemble de pignons coniques (25a,25b,26) qui jouent le rôle d'un différentiel. A une irrégularité de rotation de la couronne (13a), correspond une rotation sens inverse de la couronne (13b) et réciproquement. Les roues (24a) et (24b) sont solidaires de leviers (27a,27b) (voir fig. In the fourth embodiment illustrated by FIGS. 5a and 5b, the rings (13a) and (13b) have external toothing on which the wheels (24a) and (24b) mesh. The two wheels (24a) and (24b) are connected to each other by a set of bevel gears (25a, 25b, 26) which play the role of a differential. An irregularity in rotation of the crown (13a) corresponds to an opposite rotation of the crown (13b) and vice versa. The wheels (24a) and (24b) are integral with levers (27a, 27b) (see fig.
5b) qui limitent leur rotation et par suite les rotations des couronnes (13a,13b) en cas de rupture.5b) which limit their rotation and consequently the rotations of the crowns (13a, 13b) in the event of rupture.
Grâce à l'invention, on obtient donc une transmission parfaite, sans risque, de la puissance des couples entre le moteur (3) et le tambour (1) de l'appareil. 11 est évident, que l'invention n' est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment mais qu'elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, si dans les trois exemples de réalisation donnés, les réducteurs sont des réducteurs à trois trains dont le premier est épicycloïdal, il pourrait être envisagé d'utiliser un réducteur différent en ce qui concerne le nombre et la nature des trains d'engre nage (parallèle, épicycloïdal, conique, à vis ou autres1. De plus, le train épicycloidal à mécanisme différentiel pourrait être placé en deuxième ou troi sième positions en fonction des conditions de construction. Thanks to the invention, a perfect transmission is thus obtained, without risk, of the power of the torques between the motor (3) and the drum (1) of the device. It is obvious that the invention is not limited to the exemplary embodiments described above but that it covers all the variants produced in the same spirit. Thus, if in the three exemplary embodiments given, the reducers are reducers with three trains, the first of which is epicyclic, it could be envisaged to use a different reducer as regards the number and the nature of the gear trains (parallel, epicyclic, conical, screw or other1. In addition, the epicycloidal gear with differential mechanism could be placed in second or third position depending on the construction conditions.
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