FR2689415A1

FR2689415A1 - Winch for raising and lowering theatre equipment - has detector sensing total force applied to cables, with detector delivering data to microprocessor that controls operation of winch

Info

Publication number: FR2689415A1
Application number: FR9204031A
Authority: FR
Inventors: Andersson Arne; Andersson Kurt
Original assignee: SCENAB AB
Current assignee: SCENAB AB
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1993-10-08
Anticipated expiration: 1998-04-02
Also published as: FR2689415B3

Abstract

The winch operates on two or more cables (17). The winch has a cable winding drum (12) having distinct winding zones. A motor (13) drives the drum and a mechanism (15) is provided to guide the cables. The cable guide can be displaced parallel to the drum. The cable guide has a mobile carriage (20) that is coupled to a device (38) to detect the total force applied to the cables (17). The detector delivers data to a microprocessor that controls the operation of the winch. USE/ADVANTAGE - Simply constructed winch that offers reliability, speed control and silence required for operating theatrical scenery, lights, smoke generators etc.

Description

La présente invention concerne un treuil destiné à la manoeuvre d'au moins deux câbles destinés à soulever et abaisser un appareillage de scène, pouvant comprendre un tambour d'enroulement de câbles ayant des tronçons distincts d'enroulement pour les câbles respectifs, un moteur d'entraînement dont l'arbre d'entraînement est parallèle à l'axe du tambour ou lui est coaxial et est en communication avec cet axe du tambour, et un mécanisme de guidage des câbles, supporté afin qu'il soit mobile parallèlement à l'axe du tambour et comprenant un chariot. The present invention relates to a winch intended for the operation of at least two cables intended for raising and lowering stage equipment, which may include a cable winding drum having separate winding sections for the respective cables, a motor for drive whose drive shaft is parallel to the axis of the drum or is coaxial with it and is in communication with this axis of the drum, and a cable guiding mechanism, supported so that it is movable parallel to the axis of the drum and comprising a carriage.

Les treuils précités sont utilisés par exemple dans les théâtres pour soulever et abaisser les herses qui sont utilisées pour la manipulation des ensembles d'éclairage, les machineries de scène, les rideaux, les générateurs de fumées, etc. The aforementioned winches are used, for example, in theaters to raise and lower harrows which are used for handling lighting assemblies, stage machinery, curtains, smoke generators, etc.

Les critères de sécurité, de fiabilité, de précision et d'isolation acoustique fixés pour ces treuils sont sévères. Ceci est dû aux emplacements auxquels sont utilisés ces appareils qui mettent en oeuvre normalement un appareillage lourd directement suspendu au-dessus de personnes. Il est en outre souhaitable de pouvoir manoeuvrer ces herses avec une précision de l'ordre du millimètre et avec une vitesse comprise entre 2 et 2 000 mm/s. Il est en outre souhaitable que toutes les manoeuvres soient exécutées de manière silencieuse. The safety, reliability, precision and sound insulation criteria set for these winches are strict. This is due to the locations in which these devices are used, which normally use heavy equipment directly suspended above people. It is also desirable to be able to operate these harrows with an accuracy of the order of a millimeter and with a speed of between 2 and 2000 mm / s. It is further desirable that all the maneuvers are executed in a silent manner.

Il est aussi avantageux que les herses puissent être placées relativement près les unes des autres dans la direction de la profondeur de la scène afin qu'une grande liberté soit obtenue pour l'utilisation de la surface de la scène, avec en outre des possibilités de changement rapide entre les scènes sans que l'appareillage doive être suspendu à nouveau aux herses, car cette opération prend du temps. It is also advantageous that the harrows can be placed relatively close to each other in the direction of the stage depth so that great freedom is obtained for the use of the stage surface, with further possibilities of quick change between scenes without the apparatus having to be hung from the harrows again, as this operation takes time.

Selon le poids qui doit être supporté par une herse, le treuil associé a des dimensions permettant l'utilisation du nombre convenable de câbles, par exemple quatre à six. Depending on the weight to be supported by a harrow, the associated winch has dimensions allowing the use of the appropriate number of cables, for example four to six.

Il est important que tous ces câbles soient enroulés régulièrement, doucement et avec précision sur le tambour sans risque de surcharge d'un câble quelconque afin que la herse puisse être positionnée exactement à la hauteur convenable au-dessus du plancher de la scène. En outre, le câble doit pouvoir être déroulé du tambour avec une précision correspondante, sans risque de détente d'un câble quelconque du tambour.It is important that all these cables are wound regularly, gently and precisely on the drum without the risk of overloading any cable so that the harrow can be positioned exactly at the proper height above the stage floor. In addition, the cable must be able to be unwound from the drum with a corresponding precision, without risk of relaxation of any cable of the drum.

Le document DE-3 135 603 décrit un treuil destiné à être utilisé dans les théâtres et dans lequel le tambour d'enroulement de câbles, le moteur d'entraînement et le frein sont disposés en série le long d'un axe longitudinal commun. Cette construction ne comporte cependant pas de dispositif de guidage des câbles sur les tronçons respectifs du tambour, et en général elle ne remplit pas les conditions précitées de précision. Document DE-3 135 603 describes a winch intended for use in theaters and in which the cable winding drum, the drive motor and the brake are arranged in series along a common longitudinal axis. This construction does not, however, include a device for guiding the cables over the respective sections of the drum, and in general it does not fulfill the above-mentioned conditions of precision.

Le document GB-2 072 612 décrit aussi un treuil destiné à être utilisé dans des théâtres. Le tambour d'enroulement de câbles est commandé hydrauliquement, bien que les manoeuvres soient réalisées par un moteur électrique. Le dispositif hydraulique fait tourner le tambour et le déplace axialement simultanément. Les supports et paliers de déplacement du tambour sont relativement compliqués et l'exactitude du guidage des câbles est affectée par le jeu du mécanisme. GB-2,072,612 also describes a winch for use in theaters. The cable winding drum is hydraulically controlled, although the maneuvers are performed by an electric motor. The hydraulic device rotates the drum and moves it axially simultaneously. The supports and bearings for moving the drum are relatively complicated and the accuracy of the cable guidance is affected by the play of the mechanism.

L'invention a donc pour objet la réalisation d'un treuil qui remplit les conditions precitées et qui ne présente pas les inconvénients précités des appareils connus. The invention therefore relates to the production of a winch which fulfills the above conditions and which does not have the aforementioned drawbacks of known devices.

A cet effet, l'invention est caractérisée en ce que le chariot est raccordé à un dispositif de détection de la force totale appliquée aux câbles, en ce qu'un dispositif supplémentaire est placé sur le prolongement des câbles, à partir du chariot et vers le tambour, pour chacun des câbles, afin que la détente d'un câble quelconque soit détectée, et le dispositif de détection est connecte à un microprocesseur qui commande le fonctionnement du treuil. To this end, the invention is characterized in that the carriage is connected to a device for detecting the total force applied to the cables, in that an additional device is placed on the extension of the cables, from the carriage and towards the drum, for each of the cables, so that the relaxation of any cable is detected, and the detection device is connected to a microprocessor which controls the operation of the winch.

D'autres modes de réalisation avantageux sont l'objet des sous-revendications. Other advantageous embodiments are the subject of the subclaims.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en élévation laterale du treuil selon l'invention ;
la figure 2 est une vue de bout du treuil de la figure 1
la figure 3 est une vue en élévation en coupe partielle du tambour d'enroulement de câbles du treuil à plus grande échelle ;
la figure 4 représente le dispositif de support à palier de l'arbre fileté mené du chariot du treuil, à la même échelle
la figure 5 est une vue en élévation latérale, partiellement schématique, représentant un capteur de câble détendu utilisé selon l'invention ; et
la figure 6 représente un dispositif de support et d'entraînement du chariot.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which will follow of exemplary embodiments, made with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a side elevational view of the winch according to the invention;
Figure 2 is an end view of the winch of Figure 1
Figure 3 is an elevational view in partial section of the cable winding drum of the winch on a larger scale;
Figure 4 shows the bearing support device of the threaded shaft driven from the winch carriage, on the same scale
Figure 5 is a partially schematic side elevational view showing a relaxed cable sensor used according to the invention; and
FIG. 6 represents a device for supporting and driving the carriage.

L'ensemble à treuil représenté sur la figure 1, sous forme divisée, est monté sur un châssis tubulaire 10 à six côtes fixé par des amortisseurs élastiques 11 à un support non représenté. Les amortisseurs elastiques 11 empêchent la transmission du bruit au support ainsi qu'à 11 ossature du bâtiment. The winch assembly shown in Figure 1, in divided form, is mounted on a tubular frame 10 with six ribs fixed by elastic dampers 11 to a support not shown. The elastic dampers 11 prevent the transmission of noise to the support as well as to the framework of the building.

Le châssis tubulaire 10 loge un tambour 12 d'enroulement de câbles qui peut tourner par l'intermédiaire d'un réducteur à pignons satellites 14 sous la commande d'un moteur hydraulique 13, et un mécanisme 15 de guidage de câbles ayant un certain nombre de poulies 16 destinées à un nombre correspondant de câbles 17 partant du tambour 12. Le châssis 10 loge aussi un frein 18 destiné à freiner le tambour 12. The tubular chassis 10 houses a cable winding drum 12 which can rotate via a planet gear reducer 14 under the control of a hydraulic motor 13, and a cable guiding mechanism 15 having a number pulleys 16 intended for a corresponding number of cables 17 leaving the drum 12. The chassis 10 also houses a brake 18 intended to brake the drum 12.

Les câbles 17 sont dirigés vers la droite sur la figure 1, vers des poulies non représentées dont le but est de changer la direction des câbles vers une herse suspendue horizontalement aux câbles. La dimension longitudinale de la herse est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du châssis. The cables 17 are directed to the right in Figure 1, to pulleys not shown whose purpose is to change the direction of the cables to a harrow suspended horizontally from the cables. The longitudinal dimension of the harrow is substantially parallel to the longitudinal axis of the chassis.

Le moteur hydraulique 13 est monté coaxialement dans l'alignement de l'axe 19 de support du tambour 12 et à une extrémité de cet axe, alors que le frein 18 est monté à l'autre extrémité de l'axe. L'entraînement du tambour par le moteur hydraulique et par l'intermédiaire du réducteur à pignons satellites permet l'utilisation d'une très large gamme de vitesses et de régulation avec un démarrage et un arrêt exacts. La disposition des ensembles dans le châssis permet une installation de faible encombrement et permet différents montages dans la pièce, par exemple horizontalement ou verticalement ou en toute position intermédiaire voulue. The hydraulic motor 13 is mounted coaxially in alignment with the axis 19 of the drum support 12 and at one end of this axis, while the brake 18 is mounted at the other end of the axis. Drum drive by the hydraulic motor and via the satellite gear reducer allows the use of a very wide range of speeds and regulation with exact start and stop. The arrangement of the assemblies in the chassis allows a space-saving installation and allows different assemblies in the room, for example horizontally or vertically or in any desired intermediate position.

Le mécanisme 15 de guidage de câbles comporte un chariot 20 supporté par des rails 21 de guidage (voir figure 6) qui sont parallèles à l'axe 19. Le chariot est mobile le long des rails 21 lors de la rotation d'une tige filetée 22 qui coopère avec un trou taraudé correspondant 23 du chariot 20. The cable guide mechanism 15 comprises a carriage 20 supported by guide rails 21 (see FIG. 6) which are parallel to the axis 19. The carriage is movable along the rails 21 during the rotation of a threaded rod 22 which cooperates with a corresponding tapped hole 23 in the carriage 20.

La figure 3 représente le tambour 12 d'enroulement de câbles qui, comme l'indique cette figure, est séparé en tronçons distincts d'enroulement 12a à 12d, c'est-à-dire à raison d'un tronçon par câble 17. Un serre-câble 24 est disposé sur le tambour pour l'extrémité de chacun des câbles. Chacun des tronçons 12a à 12d est muni d'une gorge hélicoïdale continue 25. Le pas de la gorge 25 est égal au pas de la tige filetée 22 qui déplace le chariot 20. Ceci implique que, pendant l'enroulement et le déroulement, le chariot se déplace exactement à la même vitesse que les câbles 17 lorsque ceux-ci se déplacent sur le tronçon respectif. Le tambour 12 de câble est usiné avec des tolérances très serrées et comporte des flasques 26 d'extrémité qui sont vissés sur le tambour afin qu'ils en soient solidaires. FIG. 3 represents the cable winding drum 12 which, as this figure indicates, is separated into separate winding sections 12a to 12d, that is to say at the rate of a cable section 17. A cable clamp 24 is disposed on the drum for the end of each of the cables. Each of the sections 12a to 12d is provided with a continuous helical groove 25. The pitch of the groove 25 is equal to the pitch of the threaded rod 22 which moves the carriage 20. This implies that, during winding and unwinding, the carriage moves at exactly the same speed as the cables 17 when the latter move over the respective section. The cable drum 12 is machined to very tight tolerances and has end plates 26 which are screwed onto the drum so that they are integral therewith.

La figure 5 est une coupe partielle du tambour 12 d'enroulement de câbles, représentant un câble 17 et un ensemble qui comporte un galet 28 de guidage qui est sous l'action d'un ressort 27. Le galet de guidage est articulé sur un pivot 29 qui est raccordé au chariot 20 par un bras 30. Cette disposition est utilisée pour chacun des câbles 17. Les galets 28 de guidage se déplacent donc avec le chariot 20 et guident les câbles vers le bas, dans les gorges respectives 25. En outre, chaque galet de guidage a un dispositif 31 de détection de l'absence possible de tension du câble 17.Par exemple, ce dispositif peut être sous forme d'un microcontact qui réagit lorsque- le bras 32 de support du galet 28 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 5, depuis sa position qui se trouve juste au-dessus de l'emplacement auquel le câble 17 rejoint le tambour 1. Le câble 17 est toujours relativement tendu, par exemple par une charge de 100 N, et un changement de tension dû au frottement, à la cassure du câble ou à sa détente est détecté par le microcontact 31. Figure 5 is a partial section of the cable winding drum 12, showing a cable 17 and an assembly which includes a guide roller 28 which is under the action of a spring 27. The guide roller is articulated on a pivot 29 which is connected to the carriage 20 by an arm 30. This arrangement is used for each of the cables 17. The guide rollers 28 therefore move with the carriage 20 and guide the cables downward, in the respective grooves 25. In in addition, each guide roller has a device 31 for detecting the possible absence of tension in the cable 17. For example, this device can be in the form of a microswitch which reacts when the arm 32 supporting the roller 28 rotates in clockwise in Figure 5, from its position which is just above the location where the cable 17 joins the drum 1. The cable 17 is always relatively tight, for example by a load of 100 N, and a change in voltage due to friction, breakage of the cable or its relaxation is detected by microswitch 31.

La figure 4 représente l'ensemble de support d'une extrémité de la tige filetée 22, comprenant un palier axial renforcé 33. Ce palier est logé dans le châssis 10 par un raccord élastique comprenant une plaque 35 d'acier à ressort fixée par des boulons 34. L'autre extrémité de la tige filetée est montée élastiquement par l'intermédiaire d'un organe amortisseur 36 (voir figure 1). De cette manière, la tige filetée est supportée dans le châssis 10 afin qu'elle soit mobile axialement, entre la plaque élastique 35 et l'organe élastique d'amortissement 36. Ceci permet la détection de la force agissant sur les câbles 17, d'après son déplacement axial. Ce déplacement est transmis par une tige 37 qui est raccordée rigidement au palier 33 de la tige 22 à un dispositif 38 de détection (voir figure 1) tel qu'une jauge dynamométrique montée sur le châssis. FIG. 4 represents the support assembly for one end of the threaded rod 22, comprising a reinforced axial bearing 33. This bearing is housed in the chassis 10 by an elastic connection comprising a plate 35 of spring steel fixed by bolts 34. The other end of the threaded rod is mounted elastically by means of a damping member 36 (see FIG. 1). In this way, the threaded rod is supported in the frame 10 so that it is axially movable, between the elastic plate 35 and the elastic damping member 36. This allows the detection of the force acting on the cables 17, d 'after its axial displacement. This movement is transmitted by a rod 37 which is rigidly connected to the bearing 33 of the rod 22 to a detection device 38 (see Figure 1) such as a torque gauge mounted on the chassis.

Le chariot est représenté plus en détail sur la figure 6 et il comporte des galets 39 de support qui se déplacent le long des rails de guidage 21. Ils sont fixés à une structure 40 de support qui est fixée rigidement au châssis 10. Le chariot a des tiges 41, des paliers 42 et des écrous 43 qui supportent ensemble les poulies 16. Le chariot comprend en outre des boulons 44 qui positionnent l'élément 23 dans lequel est formé le taraudage coopérant avec la tige filetée 22. La tige filetée 22 est entraînée par l'axe 19 du tambour 12 par l'intermédiaire d'une chaîne 45 qui relie des pignons 46 et 47 montés sur l'axe 19 et la tige filetée 22 respectivement. The carriage is shown in more detail in FIG. 6 and it includes support rollers 39 which move along the guide rails 21. They are fixed to a support structure 40 which is rigidly fixed to the chassis 10. The carriage has rods 41, bearings 42 and nuts 43 which together support the pulleys 16. The carriage further comprises bolts 44 which position the element 23 in which the thread is formed cooperating with the threaded rod 22. The threaded rod 22 is driven by the axis 19 of the drum 12 via a chain 45 which connects pinions 46 and 47 mounted on the axis 19 and the threaded rod 22 respectively.

Pour que le moteur hydraulique 13 puisse être réglé exactement, l'axe 19 du tambour a un disque indicateur 48 et un compteur numérique d'impulsions, non représenté, qui détecte la position angulaire du tambour avec une précision et une résolution élevées. Les dispositifs précités de détection 31, 38 et le compteur d'impulsions sont connectés à un microprocesseur non représenté destiné à contrôler constamment la position, la vitesse, l'accélération et la charge ou le moment de la herse. En outre, grâce à l'ordi- nateur, il est possible de calculer constamment le rendement mécanique étant donné le très faible frottement du mécanisme de guidage de câbles. Le guidage et le contrôle précités donnent ensemble des degrés de sécurité extrême- ment élevés en cas de défauts de fonctionnement de divers types.Si un défaut de fonctionnement est détecté, le frein 18 peut être immédiatement commandé. En outre, l'ensemble peut être adapté à une commande automatique d'un appareillage de scène ou autre suspendu à une herse puisque l'ordinateur peut détecter immédiatement le changement de charge lorsque l'appareillage de scène est au contact du plancher de la scène. So that the hydraulic motor 13 can be adjusted exactly, the axis 19 of the drum has an indicator disc 48 and a digital pulse counter, not shown, which detects the angular position of the drum with high precision and resolution. The aforementioned detection devices 31, 38 and the pulse counter are connected to a microprocessor, not shown, intended to constantly control the position, the speed, the acceleration and the load or the moment of the harrow. In addition, thanks to the computer, it is possible to constantly calculate the mechanical efficiency given the very low friction of the cable guide mechanism. The aforementioned guidance and control together give extremely high degrees of safety in the event of malfunctions of various types. If a malfunction is detected, the brake 18 can be immediately controlled. In addition, the assembly can be adapted to automatic control of stage or other apparatus suspended from a harrow since the computer can immediately detect the change in load when the stage apparatus is in contact with the stage floor. .

La construction précitée a une grande souplesse en ce qui concerne le nombre de câbles portés par le treuil. The aforementioned construction has great flexibility with regard to the number of cables carried by the winch.

Le prolongement du tambour par plusieurs tronçons d'enroulement et l'addition de mécanismes 15 de guidage de câbles sur le chariot 20 permettent l'équipement du treuil de câbles supplémentaires 17. The extension of the drum by several winding sections and the addition of mechanisms 15 for guiding cables on the carriage 20 allow the equipment of the additional cable winch 17 to be fitted.

L t invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais peut être modifiée sans sortir du cadre des revendications annexées. Par exemple, le moteur hydraulique 13 d'entraînement peut être remplacé par un servomoteur hydraulique. La suspension flottante de la tige 22 peut être obtenue d'une manière autre que celle qu'on a représentée. The invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified without departing from the scope of the appended claims. For example, the hydraulic drive motor 13 can be replaced by a hydraulic servomotor. The floating suspension of the rod 22 can be obtained in a manner other than that which has been shown.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux treuils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to winches which have just been described only by way of nonlimiting examples without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Winch for operating at least two cables (17) for lifting and lowering stage equipment, the winch comprising a cable winding drum (12) having separate winding sections (12a-12d ) intended for the respective cables, a drive motor (13) which is arranged so that its drive shaft is parallel to the axis (19) of support of the drum (12) or coaxial therewith and in communication with it, and a mechanism (15) for guiding the cables (17) which is supported so that it can be moved parallel to the axis (19) of the drum support (12) and which comprises a carriage (20),

characterized in that the carriage (20) is connected to a device (38) for detecting the total force applied to the cables (17), in that an additional device (31) is placed on the extension of the cables, starting from of the carriage (20) and towards the drum (12), for each cable, so that it detects the absence of tension of any cable, and in that the detection devices (31, 38) are connected to a microprocessor which controls the operation of the winch.

2. Winch according to claim 1, characterized in that the carriage (20) is supported by at least two guide rails (21) which are parallel to the axis (19) of the drum support and movable along the rails by rotation of a threaded rod (22) which cooperates with a corresponding threaded hole (23) formed in the carriage.

3. Winch according to claim 2, characterized in that the threaded rod (22) is supported in a frame (10) so that it is axially movable, and in that the frame (10) comprises a detection device (38 ) of the total force of the cable which can be detected as a function of the axial deviation.

4. Winch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carriage (20) is provided with a roller (28) for each cable (17), the roller being able to pivot towards the cable under the action of a spring (27), towards the device (31) for detecting a relaxed cable.

5. Winch according to any one of the preceding claims, characterized in that the microprocessor is connected to a digital pulse counter which detects the angular position of the drum with a high resolution, using an indicator disc (48 ) mounted on the shaft (19) for supporting the cable winding drum.