FR2678256A1 - Device for controlling and limiting the tilting torque of a bracket, particularly for supporting a handling arm - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif qui permet de contrôler en permanence le couple de basculement d'une console mobile en rotation ou non autour d'un axe vertical, quelle que soit la charge axiale appliquée à une distance quelconque de cet axe sur un bras prolongeant latéralement la console, afin de limiter à une valeur maximale prédéterminée le moment de basculement induit dans le plan formé par les directions respectivement de l'axe et du bras. The present invention relates to a device which makes it possible to permanently control the tilting torque of a mobile console in rotation or not around a vertical axis, whatever the axial load applied at any distance from this axis on a arm extending the console laterally, in order to limit the induced tilting moment in the plane formed by the directions of the axis and of the arm respectively to a predetermined maximum value.
L'invention a pour objet un dispositif dont la conception est telle qu'il permette son adaptation facile, soit sur une console déjà existante, soit lors de la fabrication de celle-ci. The invention relates to a device whose design is such that it allows its easy adaptation, either on an already existing console, or during the manufacture thereof.
Selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le bras de manutention sur lequel s'exerce le couple de basculement est monté mobile autour d'un axe transversal porté par la console disposée horizontalement et mobile autour d'un axe vertical, cet axe transversal étant réuni à la console au moyen d'un organe de contrôle, inextensible ou très peu extensible, articulé respectivement sur le bras et la console, cet organe étant disposé par rapport au cercle centré sur l'axe transversal et dont le rayon correspond à la mesure de la distance entre cet axe et la ligne d'action de l'organe de contrôle sur le bras, de telle sorte que, pour une très faible variation de la longueur de l'organe de contrôle, la distance d'action de la force mesurant la réaction dudit organe reste pratiquement constante. According to the invention, the device is characterized in that the handling arm on which the tilting torque is exerted is mounted movable around a transverse axis carried by the console arranged horizontally and movable around a vertical axis, this transverse axis being joined to the console by means of a control member, inextensible or very slightly extensible, articulated respectively on the arm and the console, this member being arranged relative to the circle centered on the transverse axis and whose radius corresponds measuring the distance between this axis and the line of action of the control member on the arm, so that, for a very small variation in the length of the control member, the distance of action of the force measuring the reaction of said organ remains practically constant.
Avantageusement, l'organe de contrôle articulé sur la console et le bras est disposé de telle sorte que la direction de la force de réaction sur cet organe soit sensiblement tangente au cercle précité. Advantageously, the control member articulated on the console and the arm is arranged so that the direction of the reaction force on this member is substantially tangent to the aforementioned circle.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de contrôle est constitué par un vérin hydraulique dont la cavité est fermée et remplie d'un fluide incompressible de telle sorte que l'accroissement de pression créé par la force de réaction sur le vérin par le couple de basculement autour de l'axe transversal, mesurée par un circuit de commande, provoque au-delà d'un seuil donné la limitation de ce couple. In a preferred embodiment of the invention, the control member consists of a hydraulic cylinder whose cavity is closed and filled with an incompressible fluid so that the increase in pressure created by the reaction force on the cylinder by the tilting torque around the transverse axis, measured by a control circuit, causes beyond a given threshold the limitation of this torque.
L'invention permet ainsi, pour un couple de renversement donné s'exerçant sur le bras de manutention, tendant à faire pivoter le bras autour de l'axe transversal et à créer une force de réaction sur le vérin, de limiter le moment appliqué sur la console en contrôlant en permanence la valeur de cette force de réaction, notamment en évitant le franchissement d'un seuil donné, fixé en fonction des conditions d'utilisation de la console. The invention thus makes it possible, for a given overturning torque exerted on the handling arm, tending to pivot the arm around the transverse axis and to create a reaction force on the jack, to limit the moment applied to the console by constantly monitoring the value of this reaction force, in particular by avoiding the crossing of a given threshold, fixed according to the conditions of use of the console.
Dans une autre variante de réalisation, le vérin hydraulique est substitué par un ressort très rigide dont un capteur mesure l'allongement limité créé par le couple de basculement afin de le comparer à un seuil de consigne prédéterminé. Dans un autre mode de réalisation, l'organe de contrôle est constitué par un axe de cisaillement associé à une jauge de contraintes donnant en permanence la valeur de la force de réaction. In another alternative embodiment, the hydraulic cylinder is replaced by a very rigid spring, a sensor of which measures the limited elongation created by the tilting torque in order to compare it with a predetermined set point. In another embodiment, the control member is constituted by a shear axis associated with a strain gauge permanently giving the value of the reaction force.
Le cas échéant, la console appartient à une grue comprenant un bâti portant le bras de manutention articulé sur ce bâti et commandé en pivotement par rapport à celui-ci au moyen d'un vérin hydraulique, le dispositif étant alors caractérisé en ce que ce vérin est articulé sur un support intermédiaire au moyen d'un axe transversal sur lequel est également articulé l'organe de contrôle monté entre cet axe et la console. Where appropriate, the console belongs to a crane comprising a frame carrying the handling arm articulated on this frame and pivotally controlled relative to the latter by means of a hydraulic cylinder, the device then being characterized in that this cylinder is articulated on an intermediate support by means of a transverse axis on which is also articulated the control member mounted between this axis and the console.
D'autres caractéristiques d'un dispositif de contrôle et de limitation du couple de basculement d'une console mobile en rotation, apparattront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- La Figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention.Other characteristics of a device for controlling and limiting the tilting torque of a rotating mobile console will become more apparent from the following description of an exemplary embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of the invention.
- Les Figures 2 et 3 illustrent des variantes de l'organe de contrôle utilisé dans le mode de réalisation de la Figure 1. - Figures 2 and 3 illustrate variants of the control device used in the embodiment of Figure 1.
- La Figure 4 illustre un autre montage, plus particulièrement adapté à une grue de manutention sur laquelle le dispositif selon l'invention est monté lors de la fabrication de cette grue. - Figure 4 illustrates another assembly, more particularly suitable for a handling crane on which the device according to the invention is mounted during the manufacture of this crane.
- Les Figures Sa et 5b sont respectivement relatives à une grue de manutention classique et à l'adaptation d'une telle grue pour lui faire comporter le dispositif selon 11 invention. - Figures Sa and 5b relate respectively to a conventional handling crane and to the adaptation of such a crane to make it include the device according to the invention.
Sur la Figure i, la référence 1 désigne un mécanisme de manutention pour une charge 2 suspendu à l'extrémité d'un palan ou analogue 3 dont les déplacements pour lever ou abaisser la charge sont réalisés au moyen d'un câble porteur 4 guidé par des poulies 5 qui le renvoient sur un treuil de commande 6 contrôlant la longueur de câble disponible. In Figure i, the reference 1 designates a handling mechanism for a load 2 suspended at the end of a hoist or the like 3 whose movements to raise or lower the load are achieved by means of a carrying cable 4 guided by pulleys 5 which return it to a control winch 6 controlling the length of cable available.
Le mécanisme i comporte un bras longitudinal 7 à l'extrémité duquel est suspendu le palan 3 fixé en bout du câble 4, ce bras se prolongeant par un bloc de liaison 8 avec une console de support 9, disposée horizontalement et de préférence agencée pour être mobile en rotation continue ou pas à pas autour d'un axe vertical 10. The mechanism i comprises a longitudinal arm 7 at the end of which hangs the hoist 3 fixed at the end of the cable 4, this arm extending by a connecting block 8 with a support console 9, arranged horizontally and preferably arranged to be movable in continuous or stepwise rotation about a vertical axis 10.
Selon l'invention, la liaison entre la console 9 et le bloc 8 portant le bras 7 est réalisée en les articulant autour d'un axe transversal il porté par une chape de support 12 solidarisée de la console. Le pivotement éventuel du bras 7 par rapport à l'axe 11 est en permanence limité au moyen d'un organe de contrôle 13 qui, dans l'exemple de réalisation, est constitué par un vérin hydraulique 14 dont le corps 15 est lui-même articulé autour d'un axe 16 vis-àvis de la console 9, la tige 17 du vérin étant à son tour articulée autour d'un axe 18 porté par le bloc 8 et éloigné de l'axe transversal Il d'une distance D. According to the invention, the connection between the console 9 and the block 8 carrying the arm 7 is produced by articulating them around a transverse axis carried by a support yoke 12 secured to the console. The possible pivoting of the arm 7 relative to the axis 11 is permanently limited by means of a control member 13 which, in the exemplary embodiment, is constituted by a hydraulic cylinder 14 whose body 15 is itself articulated around an axis 16 opposite the console 9, the rod 17 of the jack being in turn articulated around an axis 18 carried by the block 8 and distant from the transverse axis II by a distance D.
On conçoit ainsi qu'en disposant judicieusement le vérin 14 par rapport au cercle de rayon D centré sur l'axe il, on puisse obtenir, pour une très faible variation e de la course de la tige 17 de ce vérin, une distance d' action d de la force de réaction R dans le plan du bras selon l'axe de ce vérin, par rapport à l'axe transversal 11 qui soit quasi constante. It is thus conceivable that by judiciously placing the jack 14 with respect to the circle of radius D centered on the axis il, it is possible to obtain, for a very small variation e of the stroke of the rod 17 of this jack, a distance of action d of the reaction force R in the plane of the arm along the axis of this jack, relative to the transverse axis 11 which is almost constant.
Dans ces conditions, plus le rayon D sera grand, plus la variation de d en fonction de la variation e sera négligeable. Dès lors, si l'organe de contrôle 13 constitué par le vérin 14 est pratiquement inextensible, c'est-àdire ne présente qu'une très faible variation de longueur possible, par exemple résultant exclusivement d'une déformation élastique dudit organe ou encore d'une faible fuite du fluide hydraulique de commande de ce vérin, il devient possible de connaître à tout instant le moment de basculement M de la console induit dans le plan de travail, contenant l'axe du bras et la charge, et de le limiter à une valeur maximale prédéterminée en fonction de la distance 1 qui sépare la direction de la force d'application F de la charge vis-à-vis de l'axe de rotation 10 de la console. Under these conditions, the larger the radius D, the more negligible the variation of d as a function of the variation e. Therefore, if the control member 13 constituted by the cylinder 14 is practically inextensible, that is to say has only a very small possible variation in length, for example resulting exclusively from an elastic deformation of said member or even d '' a low leakage of the hydraulic fluid controlling this jack, it becomes possible to know at any time the tilting moment M of the console induced in the work plan, containing the axis of the arm and the load, and to limit it at a predetermined maximum value as a function of the distance 1 which separates the direction of the application force F from the load with respect to the axis of rotation 10 of the console.
En effet, connaissant la valeur d mesurant la distance d'action de la force de réaction R sur le vérin 14 en fonction de la charge, donc de la force F créée sur le bras à la distance 1, on peut écrire
M=Fxl=Rxd expression dans laquelle d est constant, quelle que soit donc la valeur de 1.Indeed, knowing the value d measuring the distance of action of the reaction force R on the jack 14 as a function of the load, therefore of the force F created on the arm at distance 1, we can write
M = Fxl = Rxd expression in which d is constant, regardless of the value of 1.
Il en résulte qu'en fonction de la valeur de R, on pourra donc contrôler ou limiter le moment M appliqué à la console, sans faire intervenir F et 1. It follows that, depending on the value of R, we can therefore control or limit the moment M applied to the console, without involving F and 1.
Le dispositif ainsi envisagé peut s'appliquer aussi bien à une table de machine ayant à supporter des pièces en porte-à-faux, qu'à une grue, un chariot élévateur, une pelle excavatrice, un engin de levage etc... The device thus envisaged can be applied both to a machine table having to support cantilevered parts, as to a crane, a forklift, an excavator, a lifting machine, etc.
La mesure de la force de réaction R peut être obtenue de diverses manières, en utilisant un organe de contrôle 13 à fonctionnement hydraulique ou pneumatique, mécanique ou électrique. The measurement of the reaction force R can be obtained in various ways, by using a control member 13 with hydraulic or pneumatic, mechanical or electrical operation.
Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, l'organe de contrôle 13 est un vérin dont la cavité est fermée et remplie d'un fluide incompressible ou très peut compressible, de telle sorte que l'accroissement de pression créé par le couple de basculement 7 se traduise par une augmentation de la pression de ce fluide, mesurée par un manomètre 19 agissant par l'intermédiaire d'un circuit de mesure 20 sur un relais ou analogue 21 commandant l'adret immédiat du treuil 6 dès que la valeur de la réaction R dépasse un seuil prédéterminé. In the example illustrated in FIG. 1, the control member 13 is a jack whose cavity is closed and filled with an incompressible or very can compressible fluid, so that the increase in pressure created by the torque of tilting 7 results in an increase in the pressure of this fluid, measured by a pressure gauge 19 acting by means of a measuring circuit 20 on a relay or the like 21 controlling the immediate winch adret 6 as soon as the value of the reaction R exceeds a predetermined threshold.
Dans la variante schématiqument illustrée sur la Figure 2, l'organe de contrôle 13, monté la console 9 et le support 8 du bras est constitué par un ressort très rigide 22 dont les extrémités 23 et 24 sont respectivement liées à la console et au support, le ressort étant associé à un relais de fin de course 25 déclenché au-delà du seuil d'extension prévu. In the variant diagrammatically illustrated in FIG. 2, the control member 13, mounted on the console 9 and the support 8 of the arm, is constituted by a very rigid spring 22 whose ends 23 and 24 are respectively linked to the console and to the support , the spring being associated with a limit switch 25 triggered beyond the planned extension threshold.
Dans la variante selon la Figure 3, l'organe de contrôle 13 prévu entre la console et le support 8 articulé autour de l'axe transversal 11, est constitué par une juge de contrainte 26, l'information représentant la valeur de la réaction R étant mesurée sur l'axe de la jauge. In the variant according to Figure 3, the control member 13 provided between the console and the support 8 articulated around the transverse axis 11, is constituted by a strain judge 26, the information representing the value of the reaction R being measured on the axis of the gauge.
Le montage selon l'invention peut être notamment adapté pour etre appliqué à une grue de manutention telle que représentée sur la Figure 4, lors de la fabrication de cette dernière. Sur cette Figure, la référence 30 désigne une console de support montée à rotation autour d'un axe vertical et supportant un plateau horizontal 31. Sur ce plateau est articulé autour d'un axe 32 un support 33 comportant lui-même un axe d'articulation 34 pour un premier bras 35. The assembly according to the invention can be particularly adapted to be applied to a handling crane as shown in Figure 4, during the manufacture of the latter. In this Figure, the reference 30 designates a support console rotatably mounted around a vertical axis and supporting a horizontal plate 31. On this plate is articulated around an axis 32 a support 33 itself comprising an axis of articulation 34 for a first arm 35.
A son tour, ce dernier est muni d'un second axe d'articulation 36 pour un deuxième bras 37 prolongeant le premier et susceptible de se débattre librement par rapport à celui-ci. Le second bras 37 est muni d'un prolongement télescopique 38 à 11 extrémité duquel peut être supportée une charge (non représentée) exerçant un effort vertical schématisé par la flèche F.In turn, the latter is provided with a second hinge pin 36 for a second arm 37 extending the first and capable of being freely struggled with respect thereto. The second arm 37 is provided with a telescopic extension 38 at the end of which can be supported a load (not shown) exerting a vertical force shown diagrammatically by the arrow F.
Le plateau 31 est associé à un dispositif de contrôle du couple de basculement de la grue, constitué dans l'exemple représenté d'une façon analogue à celui envisagé sur la Figure 1, au moyen d'un vérin hydraulique 39 dont la cavité est fermée afin que l'effort exercé sur la tige du vérin par le couple de basculement de la grue se traduise par un accroissement de pression pouvant être mesuré et contrôlé. Le vérin 39 est articulé autour d'un axe transversal 41 sur le plateau 31 et autour d'un axe 42 sur le support 33. Des vérins auxiliaires 40a, 40b de commande des mouvements des bras 35 et 37 sont respectivement articulés autour d'axes parallèles 43 et 44 comme représentés sur le dessin. Enfin, on a schématisé par le point 45 le barycentre de la grue et par G la force représentant le poids de celle-ci s'exerçant en ce point. The plate 31 is associated with a device for controlling the tilting torque of the crane, constituted in the example shown in a manner analogous to that envisaged in FIG. 1, by means of a hydraulic jack 39 whose cavity is closed so that the force exerted on the cylinder rod by the tilting torque of the crane results in an increase in pressure that can be measured and controlled. The cylinder 39 is articulated around a transverse axis 41 on the plate 31 and around an axis 42 on the support 33. Auxiliary cylinders 40a, 40b for controlling the movements of the arms 35 and 37 are respectively articulated around axes parallel 43 and 44 as shown in the drawing. Finally, we have diagrammed by point 45 the barycenter of the crane and by G the force representing the weight of the crane acting at this point.
Si Mg désigne le moment du couple de basculement par rapport à l'axe vertical de la console 30, créé par le poids de la grue appliqué au barycentre 45 et Mf le moment du couple créé par les forces extérieures, en particulier par la charge à l'extrémité du bras 38, on obtient la relation qui définit le moment global de l'ensemble par la relation M = Mg + Mf = F x I + G x lî = R x d dans laquelle 1 et lî représentent les distances des forces F et G par rapport à l'axe vertical de la console, R étant la réaction sur le vérin 39 et d la distance entre la ligne d'action de cette force de réaction R et l'axe transversal de basculement 32. Comme dans l'exemple de la Figure 1, on peut donc définir le seuil maximal au-delà duquel le moment résultant est excessif et doit être éliminé. If Mg designates the moment of the tilting torque with respect to the vertical axis of the console 30, created by the weight of the crane applied to the barycenter 45 and Mf the moment of the torque created by external forces, in particular by the load at the end of the arm 38, we obtain the relation which defines the global moment of the whole by the relation M = Mg + Mf = F x I + G x lî = R xd in which 1 and lî represent the distances of the forces F and G with respect to the vertical axis of the console, R being the reaction on the jack 39 and d the distance between the line of action of this reaction force R and the transverse tilting axis 32. As in the example of Figure 1, we can therefore define the maximum threshold beyond which the resulting moment is excessive and must be eliminated.
Dans la variante illustrée sur les Figures 5a et 5b, on a représenté respectivement une grue classique et la même adaptée pour comporter un dispositif de contrôle du couple conforme à l'invention. La grue comporte une console 50 sur laquelle est fixé un corps 51 muni d'un axe d'articulation 52 pour un bras 53 dont le débattement est réalisé au moyen d'un vérin 54 articulé en 55 et 56, d'une part sur la console, et d'autre part sur le bras. In the variant illustrated in Figures 5a and 5b, there is shown respectively a conventional crane and the same adapted to include a torque control device according to the invention. The crane comprises a console 50 on which is fixed a body 51 provided with a hinge pin 52 for an arm 53 whose travel is achieved by means of a jack 54 articulated at 55 and 56, on the one hand on the console, and on the other hand on the arm.
La grue ainsi réalisée peut être aisément adaptée en montant mobile par rapport au corps 51 autour de l'axe 52 une bielle auxiliaire 57 de reprise du couple, le vérin 54 étant monté entre cette bielle et le bras 53 autour des axes 55 et 56. A cet effet, on dispose entre l'axe 55 et un axe transversal 58 prévu sur la console 50 un dispositif de contrôle et de limitation 59, constitué par exemple au moyen d'un vérin analogue à ceux illustrés respectivement sous les références 13 et 39 dans les variantes des Figures 1 et 4. The crane thus produced can be easily adapted by mounting mobile with respect to the body 51 around the axis 52 an auxiliary connecting rod 57 for taking up the torque, the jack 54 being mounted between this connecting rod and the arm 53 around the axes 55 and 56. For this purpose, there is between the axis 55 and a transverse axis 58 provided on the console 50 a control and limitation device 59, constituted for example by means of a cylinder similar to those illustrated respectively under references 13 and 39 in the variants of Figures 1 and 4.
On réalise ainsi un dispositif de contrôle et de limitation du moment de renversement d'une grue ou analogue, permettant d'assurer une force de réaction pratiquement constante s'opposant au couple créé par les charges appliquées sur la grue, en permettant en outre de mesurer la valeur de la déformation créée pour la maintenir inférieure à un seuil prédéterminé. This produces a device for controlling and limiting the moment of overturning of a crane or the like, making it possible to ensure a practically constant reaction force opposing the torque created by the loads applied to the crane, while also making it possible to measure the value of the deformation created to keep it below a predetermined threshold.
Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Of course, it goes without saying that the invention is not limited to the embodiment more specifically described and shown; on the contrary, it embraces all its variants.
Claims (6)
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| FR9107992A FR2678256B1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | DEVICE FOR CONTROLLING AND LIMITING THE TILT TORQUE OF A CONSOLE, PARTICULARLY FOR SUPPORTING A HANDLING ARM. |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |