FR2670195A1 - Dispositif anti-collision pour grues a fleche distributrice. - Google Patents

Abstract

Tout d'abord l'unité de traitement (UTM) calcule la différence angulaire entre l'angle que fait la droite (G1G2) passant par les centres respectifs (G1 et G2) des grues (U1 et U2) avec la droite passant par le chariot (CHRI) de la première grue (U1) et le centre (G2) de la seconde grue (U2) et l'angle que fait la droite (G1G2) passant par les centres respectifs (GI et G2) des 2 grues (U1 et U2) avec la droite passant par la flèche (F2) de la seconde grue (U2) et le centre (G2) de la seconde grue (U2). Ensuite, l'unité de traitement (UTM) compare chaque différence angulaire ainsi calculée à une différence angulaire de sécurité choisie, l'unité de traitement appliquant alors aux actionneurs des éléments mobiles des grues (U1 et U2) des ordres de ralentissement ou d'arrêt en fonction de la comparaison, ce qui permet de piloter de façon sensiblement continue et avec sécurité les éléments mobiles des grues à l'intérieur de la zone à risque de collision ainsi déterminée.

Description

Dispositif anti-collision pour grues à flèche distributrice.

La présente invention concerne un dispositif anti-collision pour grues à flèche distributrice.

On connaît déjà des dispositifs pour empêcher une collision entre deux grues dont la première comporte une flèche tournante latéralement et équipée d'un chariot roulant propre à distribuer une charge suspendue audit chariot et dont la seconde sensiblement plus basse que la première comporte aussi une flèche tournante latéralement.

Généralement, de tels dispositifs anti-collision comprennent une unité de traitement qui traite les informations provenant de capteurs détectant des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires et/ou de translation des éléments mobiles des grues qui sont notamment les flèches et le chariot, pour déterminer, de manière répétée pendant le mouvement desdits éléments mobiles, une zone à risque de collision entre la flèche de la seconde grue (basse) et la charge suspendue au chariot de la première grue (haute).

L'unité de traitement délivre alors à des actionneurs des éléments mobiles, des ordres de ralentissement ou d'arrêt en fonction de la détermination de ladite zone à risque de collision.

Le plus souvent, la seconde grue (basse) comporte en outre une contre-flèche faisant contrepoids à la flèche.

Or, la zone correspondant à l'intersection de la zone survolée par la contre-flèche de la grue basse avec la zone survolée par la flèche de la grue haute ne doit être occupée que par un seul élément mobile à chaque instant (c'est-à dire la contre-flèche de la grue basse ou la charge suspendue au chariot de la grue haute).

Cette interdiction se traduit tout d'abord par le fait qu'il est maintenant nécessaire que l'unité de traitement détermine en outre une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche de la seconde grue (basse) et la charge suspendue au chariot roulant de la première grue (haute).

Enfin, il faut que l'unité de traitement délivre aux actionneurs des éléments mobiles, des ordres d'arrêt en fonction de la détermination de ladite autre zone à risque de collision.

I1 est clair que de tels dispositifs anti-collision répondent aux normes françaises de sécurité.

Toutefois, ils ne sont pas totalement satisfaisants.

En effet, ils sont fondés sur la détermination de zones à risque de collision entre les différents éléments mobiles, des grues et sur la délivrance aux actionneurs desdits éléments mobiles d'ordres de ralentissement et/ou d'arrêt en fonction de la détermination desdites zones à risque de collision.

I1 en résulte que la marge de mouvement des différents éléments mobiles des grues à flèches est limitée (ralentissement ou arrêt) à l'intérieur des zones à risque de collision alors qu'en fait les distances relatives de ces éléments mobiles sont suffisamment grandes pour autoriser une utilisation libre desdits éléments mobiles.

La présente invention à pour but de remédier à cet inconvénient.

Un premier but de l'invention est de fournir un dispositif anti-collision permettant d'éviter les cas de collision entre grues à flèche avec une plus grande souplesse d'utilisation ainsi qu'un meilleur temps plein d'utilisation des grues à flèche à l'intérieur des zones à risque de collision par rapport aux dispositifs antérieurs.

Un second but de l'invention est de fournir un dispositif anti-collision permettant non seulement de contrôler et de surveiller une zone à risque de collision mais surtout de contrôler les distances relatives entre les éléments mobiles d'une grue haute et d'une grue basse à l'intérieur de ladite zone pendant le mouvement desdits éléments mobiles.

Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif anti-collision et de poursuite permettant de déterminer la vitesse de rotation des flèches, ce qui permet d'anticiper l'approche des éléments mobiles des grues susceptibles d'entrer en collision et de délivrer ainsi des ordres de ralentissement ou d'arrêt aux actionneurs desdits éléments mobiles en temps utile, c'est-à-dire avant la collision.

Encore un autre but de l'invention est de fournir un ensemble-support pour codeur susceptible de supporter tout codeur de position angulaire et/ou de translation ainsi que d'être montable/démontable simplement et facilement.

Enfin, un autre but de l'invention est de fournir un boîtier de visualisation destiné à être logé dans la cabine de chaque grutier et propre à indiquer visuellement et de façon sensiblement continue au grutier tous les mouvements des éléments mobiles de chaque grue susceptibles d'entrer en colision.

L'invention porte sur un dispositif anti-collision pour grues à flèche du type décrit ci-avant.

Selon une définition générale de l'invention, l'unité de traitement calcule en outre, de manière répétée, pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (haute et basse), au moyen de la détermination de la zone à risque de collision et de l'indication des positions des capteurs, la différence angulaire entre l'angle que fait la droite passant par les centres respectifs des deux grues (haute et basse) avec la droite passant par le chariot de la première grue (haute) et le centre de la seconde grue (basse) et l'angle que fait la droite passant par les centres respectifs des deux grues avec la droite passant par la flèche de la seconde grue (basse) et le centre de la seconde grue (basse), et en ce que l'unité de traitement compare, de manière répétée et pendant le mouvement des éléments mobiles des grues, chaque différence angulaire ainsi calculée à une différence angulaire de sécurité choisie, l'unité de traitement appliquant alors aux actionneurs des éléments mobiles des ordres de marche, de ralentissement ou d'arrêt en fonction de la comparaison, ce qui permet d'augmenter avec sécurité la marge de mouvement des éléments mobiles des grues à l'intérieur de la zone à risque de collision ainsi déterminée.

Ainsi, un tel dispositif correspond à la définition d'un véritable dispositif anti-collision et de poursuite.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention dans lequel la seconde grue (basse) comporte en outre une contre-flèche solidaire de la flèche pour lui faire contrepoids et dans lequel l'unité de traitement détermine de manière répétée pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (haute et basse), une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche de la seconde grue (basse) et la charge suspendue au chariot roulant de la première grue (haute), il est prévu que l'unité de traitement délivre un ordre d'arrêt à l'actionneur de la contre-flèche de la seconde grue (basse) pour éviter que ladite contre-flèche pénètre dans la zone à risque ainsi déterminée lorsque le chariot roulant est déjà à l'intérieur de cette zone.

Très avantageusement, l'unité de traitement détermine, en permanence et en fonction des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires des flèches, la vitesse angulaire desdites flèches.

Ainsi, l'unité de traitement détermine la ou chaque zone à risque de collision en fonction de la vitesse angulaire des flèches ainsi mesurée, ce qui permet au dispositif anticollision d'anticiper l'approche des éléments mobiles des grues susceptibles d'entrer en collision, et ainsi conférer un degré de sécurité supplémentaire.

Selon une variante de l'invention, dans laquelle la seconde grue (basse) comporte en outre une contre-flèche solidaire de la flèche pour lui faire contrepoids et dans laquelle l'unité de traitement détermine de manière répétée pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (haute et basse), une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche de la seconde grue (basse) et la charge suspendue au chariot de la première grue (haute), il est prévu que l'unité de traitement délivre un ordre d'arrêt à l'actionneur du chariot de la première grue (haute) pour éviter que ledit chariot pénètre dans la zone à risque ainsi déterminée lorsque la contre-flèche est déjà à l'intérieur de cette zone.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu de loger dans la seconde grue (basse) équipé d'un automate esclave, au moins un coupleur de communication, propre à transmettre à l'unité de traitement les informations détectées par les capteurs de la seconde grue et à transmettre aux actionneurs les signaux de commande provenant de l'unité de traitement tandis que ladite unité de traitement est logée dans la première grue (haute) pour jouer le rôle d'un automate programmable maître qui stocke les informations provenant des capteurs via le coupleur de communication, et qui délivre sur la base d'au moins un programme des signaux de commande aux actionneurs via le coup leur de communication en fonction desdites informations ainsi stockées.

En pratique, le capteur détectant des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires et/ou de translation desdits éléments mobiles comprend - un codeur de type absolu comprenant une roue dentée propre à être une image de la longueur totale de la portée de l'élément mobile et un circuit électronique coopérant avec la roue dentée pour délivrer ladite valeur de mesure - une pièce d'entraînement de type axe/pignon en coopération avec l'élément mobile - un ensemble axe/pignon intermédiaire pour entraîner la roue dentée en fonction du mouvement de l'élément mobile de la grue ainsi capté par la pièce d'entraînement, l'ensemble axe/pignon intermédiaire réalisant une démultiplication prédéterminée de telle sorte que la roue dentée soit une image de la longueur totale de la portée de l'élément mobile.

Dans ce cas selon l'invention, le capteur est équipé d'un ensemble-support pour codeur qui comprend, en combinaison - une plaque inférieure munie d'un premier orifice dont le diamètre permet le passage de l'axe de la pièce d'entraînement et d'un second orifice dont le diamètre permet le passage et/ou la fixation de l'ensemble axe/pignon intermédiaire, - une plaque supérieure munie d'un troisième orifice dont le diamètre permet le passage de l'axe de la roue dentée du codeur, et - des moyens formant entretoise entre la plaque supérieure et la plaque inférieure ; et - des moyens de fixation amovible pour fixer respectivement les plaques inférieure et supérieure aux moyens formant entretoise.

Avantageusement, chaque grue comporte une cabine équipée d'un boitier de signalisation raccordé à l'unité de traitement et propre en réponse aux signaux de commande issus de ladite unité de traitement à signaler visuellement et de façon sensiblement continue l'état de marche: libre, ralentissement ou arrêt de chacun des éléments mobiles de la grue susceptible d'entrer en collision.

De préférence, le boîtier de signalisation comprend des moyens d'affichage pour chaque état de marche de chaque élément mobile des grues.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront à la lumière de la description détaillée et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale d'un dispositif anticollision pour grues à flèche selon l'invention - la figure 2 est un plan schématique d'une implantation possible de deux grues à flèche selon l'invention - la figure 3 est un organigramme illustrant la détermination des zones à risque de collision conformément à l'implantation de la figure 2 - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 illustrant la détermination de la différence angulaire représentative de la distance relative entre le chariot roulant de la grue haute et la flèche de la grue basse selon l'invention - la figure 5 est un organigramme illustrant la détermination de ladite différence angulaire selon l'invention - la figure 6 est une vue schématique d'un ensemble-support pour capteur selon l'invention - la figure 7 est une vue éclatée des éléments constitutifs de l'ensemble-support selon 1 invention; - la figure 8 est une autre vue éclatée des éléments constitutifs de l'ensemble-support selon l'invention ; et - la figure 9 est une vue schématique d'un boîtier de signalisation conforme à l'invention.

Les dessins comportent des éléments de caractère certain.

A ce titre, ils font partie intégrante de la description et pourront servir à mieux faire comprendre la description détaillée ci-après mais aussi contribuer, le cas échéant, à définir l'invention.

Sur la figure 1, la référence U1 désigne une grue à flèche F1 et à contre-flèche CF1 faisant contrepoids à ladite flèche F1.

La flèche F1 est équipée d'un chariot CHR1 mobile à translation le long de la flèche F1. Une charge CG1 est suspendue au chariot CHR1.

La grue U1 est munie d'une cabine CAB1 disposée à l'inter section entre l'extrémité supérieure du mât vertical de la grue U1 et la flèche F1.

Trois autres grues individualisées en U2 à U4 sont implantées autour de la grue U1.

Pour l'essentiel les grues U2 à U4 sont sensiblement identiques à la grue U1. Elles sont équipées sensiblement des mêmes éléments à savoir - des cabines individualisées en CAB2 à CAB4 - des flèches individualisées en F2 à F4 - des contre-flèches individualisées en CF2 à CF4 - des chariots mobiles à translation individualisés en CHR2 à CHR4 portant des charges CG2 à CG4.

I1 est à remarquer que les grues U2 à U4 sont sensiblement plus basses que la grue U1, et que la grue U3 est sensiblement plus basse que la grue U4.

Par exemple, les grues U1, U2 et U4 sont mobiles à translation. De préférence, elles sont guidées sur des rails (non représentés).

Associés à la translation des grues U1, U2 et U4, il est prévu des capteurs propres à détecter des valeurs de mesure représentatives de ladite translation. Ces capteurs portent respectivement les références TR1, TR2 et TR4.

Bien entendu, les grues U1 à U4 sont mobiles à rotation autour de leur mât. Associés à ces rotations, il est prévu des capteurs propres à détecter des valeurs de mesure repré sentatives des positions angulaires des grues Ul à U4. Ces capteurs de mesures angulaires portent respectivement les références OR1 à OR4.

Les chariots mobiles à translation sont des éléments mobiles des grues hautes pour lesquels il convient aussi de mesurer la position dans la mesure où ils distribuent des charges suspendues aux crochets des chariots qui peuvent entrer en collision avec les flèches et contre-flèches des grues basses. I1 est donc prévu des capteurs de distribution individualisés en D1 et D4 pour les grues hautes U1 et U4.

(la grue U4 étant la grue haute par rapport à la grue basse
U3).

Des détails complémentaires seront fournis ci-après relativement à ces capteurs.

Avantageusement, au bas de la grue haute U1, il est prévu de loger une unité de traitement UTM qui traite les informations provenant des capteurs mentionnés ci-avant.

Par ailleurs, il est prévu de loger au bas ou en haut des grues U2 à U4, des automates esclaves équipés de coupleurs de communication individualisés en CES2 à CES4 et qui sont propres à transmettre à l'unité de traitement UTM, les informations détectées par les capteurs respectifs des grues U2 et U4 et à transmettre aux actionneurs des éléments mobiles (non représentés) les signaux de commande provenant de l'unité de traitement UTM.

Par exemple, la transmission via les coupleurs de communication CES2 à CES4 des informations détectées par les capteurs ainsi que des signaux de commande délivrés par l'unité de traitement s'effectuent à partir de liaisons bidirectionnelles de type ligne téléphonique.

Par exemple, le coupleur de communication CES2 est relié à l'unité de traitement UTM via une liaison bidirectionnelle téléphonique L12.

Bien entendu, une telle installation est un exemple de réalisation ou d'implantation des grues. Dans une autre implantation, l'unité de traitement peut être logée, par exemple dans une cabine hors du chantier, reliée via des liaisons téléphoniques aux différents éléments constitutifs des grues.

En pratique, l'unité de traitement UTM est un automate programmable par exemple celui vendu par la Sté SIEMENS (Allemagne) sous la référence 115 U.

Les coupleurs de communication équipant les automates esclaves sont alors par exemple ceux vendus par la Sté SIEMENS sous la référence ET 100.

A l'aide de l'indication des positions des capteurs, l'unité de traitement UTM détermine de manière répétée pendant le mouvement desdits éléments mobiles, une zone à risque de collision entre la flèche des grues basses et la charge suspendue au chariot de la grue haute U1.

Pour faciliter cette détermination, l'unité de traitement traite tout d'abord les cas d'interférence entre la grue haute U1 et l'une des grues basses U2 à U4. Bien entendu cette détermination pour une grue basse s'étend ensuite aux autres grues basses U2 à U4.

Enfin, en fonction de la détermination de ladite zone à risque de collision, l'unité de traitement UTM délivre à des actionneurs des éléments mobiles des grues, des ordres de ralentissement ou d'arrêt.

En outre, pour satisfaire les normes françaises de sécurité, l'unité de traitement détermine de manière répétée, pendant le mouvement des éléments mobiles des grues, une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche des grues basses
U2 à U4 et la charge suspendue au chariot roulant de la grue haute U1.

Pour faciliter cette détermination, l'unité de traitement traite tout d'abord les cas d'interférence entre la grue haute U1 et l'une des grues basses U2 à U4. Bien entendu cette détermination pour une grue basse s 'étend ensuite aux autres grues basses U2 à U4.

Enfin, en fonction de la détermination de ladite autre zone à risque de collision, l'unité de traitement UTM délivre aux actionneurs des éléments mobiles des grues, des ordres de ralentissement ou d'arrêt.

I1 y a lieu de remarquer en outre que l'unité de traitement détermine en permanence et en fonction des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires des flèches, la vitesse angulaire desdites flèches.

L'unité de traitement détermine alors la ou chaque zone à risque de collision en fonction de la vitesse angulaire des flèches ainsi déterminée.

I1 s'ensuit que le dispositif anti-collision anticipe l'approche des éléments mobiles des grues susceptibles d'entrer en collision et de délivrer ainsi des ordres de ralentissement ou d'arrêt aux actionneurs desdits éléments mobiles, en temps utile, c'est-à-dire avant la collision.

Nous faisons maintenant référence à la figure 2 qui représente un plan schématique d'une implantation possible des deux grues à flèche U1 et U2 décrites en référence à la figure 1.

La grue U1 est guidée sur les rails V1 à translation tandis que la grue U2 est guidée à translation sur les rails V2.

Les voies V1 et V2 sont non parallèles et forment entre elles un angle x (connu).

L'origine de translation de la grue U1 sur les rails V1 est 01 (connue) tandis que l'origine de translation de la grue U2 sur la voie V2 est 02 (connue).

La flèche F1 est mobile à rotation autour de son centre
G1. Par rapport à son origine de rotation R1 (connue), la flèche F1 a effectué une rotation d'un angle AF1.

La flèche F2 mobile à rotation autour de son centre G2 a effectué une rotation d'un angle AF2 par rapport à son origine R2 (connue).

Nous faisons maintenant référence à la figure 3 qui illustre un organigramme relatif à la détermination de la zone à risque de collision entre la flèche de la grue basse U2 et la charge suspendue au chariot de la grue haute U1.

Dans l'étape 00, les paramètres des éléments constitutifs de l'installation sont initialisés.

Lors de l'étape 01, il est prévu de lire les valeurs détectées par les capteurs.

Lors de l'étape 02, il est prévu de calculer les distances D1 et D2 (figure 2). La distance D1 est calculée à l'aide de la constante C2 correspondant à la distance entre l'intersection des voies V1 et V2 et l'origine de translation 02. Cette constante C2 est complétée par la translation
T2 de la grue U2 par rapport à son origine 02. Ainsi, la distance D1 correspond au terme suivant D1 = (C2 + T2). sin x.

De son côté, la distance D2 résulte de la somme entre deux quantités. La première quantité correspond à la translation Tl de la grue U1 par rapport à son origine 01. La seconde quantité correspond à la translation T2 multipliée par le cosinus x soit
D2 = (T1) + (T2 cos x).

Lors de l'étape 03, il est effectué le calcul de l'angle Al que fait la droite G1G2 passant par les centres respectifs G1 et G2 des grues avec la voie V1.

L'homme de l'art comprendra que cet angle Al correspond à l'arc tangente entre D1 et D2. L'homme de l'art déduira de la valeur de Al la longueur de la distance G1G2 qui correspond au rapport D2/cosinus Al.

Enfin, lors de l'étape 03, à l'aide de l'indication des capteurs, l'unité de traitement UTM calcule l'angle A2 que fait la voie V2 avec la distance G1G2. La détermination de l'angle A2 s'effectue à l'aide des valeurs précédemment calculées à savoir la droite G1G2 et l'angle Al. La valeur de l'angle A2 correspond à la formule suivante.

A2 = pi/2 - Al.

Lors des étapes 04 à 06, il est prévu d'effectuer des tests pour permettre de classer la configuration des grues U1 et U2 selon un cas d'interférence possible.

Ainsi lors de l'étape 04, il est prévu de vérifier si la longueur LF2 de la flèche F2 ajoutée à celle de la distan ce entre le chariot roulant CHR1 et le centre G1 est supérieure ou égale à la distance G1G2 agrandie d'une distance de sécurité S.

Par exemple la valeur S est de l'ordre de 30 m.

Dans le cas d'un test négatif, l'unité de traitement conclut à aucun risque de collision entre les deux grues.

L'algorithme de calcul retourne donc à sa position initiale d'initialisation (étape 00).

Lors de l'étape 05, l'unité de traitement compare la valeur de l'angle AF2 à celle de l'angle A2 + pi/2. Si la comparaison est en faveur de A2, il en résulte que la configuration des deux grues U1 et U2 est dans une configuration telle qu'il y a risque de collision entre la flèche F2 de la grue U2 avec la charge suspendue au chariot roulant de la flèche U1.

Lors de l'étape 06, il est prévu de comparer la valeur de l'angle AF2 avec celle de l'angle A2 + 3pi/2. Si la comparaison est en faveur de AF2, il en résulte que les deux grues sont dans une configuration telle qu'il y a risque de collision entre la flèche F2 de la grue U2 avec la charge suspendue au chariot roulant de la grue U1.

Nous faisons maintenant référence à la figure 4 qui est une vue analogue à la figure 2 et dans laquelle nous avons représenté les cercles fictifs TF1, TF2 et TCF2 qui décrivent respectivement les flèches F1 et F2 et la contre-flèche CF2.

Lors de l'étape 07, il est procédé au calcul de l'angle B1 que fait la droite G1G2 avec la droite GIQl ou Q1 est le point d'intersection entre le cercle fictif TF1 et le cercle fictif TF2.

I1 y a lieu de remarquer que la détermination de l'angle B1 s'effectue à l'aide des valeurs des longueurs de flèche
LF1 et LF2 ainsi que de la distance de la droite G1G2.

Lors des étapes 08 et 09, il est prévu d'effectuer des tests sur l'angle AF1. Plus précisément il est vérifié si cet angle AF1 est supérieur à pi - Al - B1 - LAM (étape 08) où l'angle LAM est un angle dont la valeur est choisie à partir de la droite GlQl en fonction de la vitesse de rotation de la flèche F1.

Par exemple, l'angle LAM est de l'ordre de 100 lorsque la vitesse angulaire de la flèche F1 est lente par exemple de l'ordre de 10 par seconde. Par contre, l'angle LAM est de l'ordre de 60 lorsque la vitesse angulaire de la flèche F1 est rapide, par exemple de l'ordre de 10 par seconde.

Dans l'étape 09, il est vérifié si cet angle AFl est inférieur à pi - Al + B1 + LAM.

Si ces tests s'avèrent négatifs, il est prévu de retourner à l'étape 00.

Au contraire, si ces tests s'avèrent positifs, nous passons à l'étape 10 dans laquelle il est prévu de calculer l'angle
El que fait la droite G1G2 avec la droite GlMl ou M1 et le point d'intersection entre le cercle fictif TF1 et le cercle fictif TCF2.

Lors des étapes 11 et 12, il est prévu d'effectuer des tests relativement à l'angle AF2 par rapport aux angles A2 et El.

Plus précisément, lors de l'étape 11 nous vérifions si l'angle AF2 est supérieur à pi + A2 - El - MU où l'angle MU est un angle dont la valeur est choisie à partir de la droi te GlMl en fonction de la vitesse de rotation de la flèche F2.

Par exemple, l'angle MU est de l'ordre de 10 lorsque la vitesse angulaire de la flèche F2 est lente par exemple de l'ordre de 1" par seconde. Par contre, l'angle MU est de l'ordre de 60 lorsque la vitesse angulaire de la flèche F2 est rapide, par exemple de l'ordre de 100 par seconde.

Lors de l'étape 12, il est vérifié si l'angle AF2 est inférieur à modulo pi + A2 + El + MU.

Si ces tests s'avèrent négatifs, l'algorithme de traitement est reconduit à l'étape 00. Au contraire, dans le cas de tests positifs, l'algorithme de traitement arrive à l'étape 13 dans laquelle l'unité de traitement détermine que les grues sont dans une configuration telle qu'il y a risque de collision entre la flèche F2 de la grue basse U2 et la charge suspendue au chariot CHR1 de la grue U1.

L'homme de l'art comprendra ainsi qu'avec une telle utilisation d'angles proportionnels MU et LAM à la vitesse angulaire des flèches, il est possible d'anticiper l'approche des éléments mobiles des grues susceptibles d'entrer en collision et de délivrer ainsi des ordres de ralentissement ou d'arrêt aux actionneurs des éléments mobiles, en temps utile, c'est-à-dire avant la collision.

Nous avons vu que l'unité de traitement UTM doit déterminer aussi une autre zone de collision entre la contre-flèche
CF2 de la grue basse U2 et la charge suspendue au chariot
CHR1 roulant de la grue haute U1. La détermination de cette zone de collision intervient à l'issue des étapes 5 et 6 lorsque les tests effectués sur l'angle AF2 s'avèrent négatifs. L'unité de traitement déduit alors que la configura tion des grues ne correspond pas à un risque de collision entre la flèche de la grue basse et la charge suspendue au chariot de la grue haute mais peut-être à un risque de collision entre la contre-flèche CF2 de la grue basse U2 et la charge suspendue au chariot de la grue haute U1.

Lors de l'étape 20, il est vérifié si la longueur de la distance entre le chariot roulant CHR1 et le centre G1 complétée par la longueur LCF2 de la contre-flèche CF2 est supérieure à la distance G1G2 complétée par une distance de sécurité S. Dans le cas d'un test négatif, l'unité de traitement retourne à l'étape d'initialisation 00.

Dans le cas d'une réponse positive lors du test de l'étape 20, il est procédé lors de l'étape 21 au calcul de l'angle E2, c'est-à-dire l'angle que fait la droite G1G2 avec la droite G2M1 ou M1 est le point d'intersection entre le cercle fictif TF1 et le cercle fictif TCF2.

Lors de l'étape 30, il est vérifié si l'angle AF2 est inférieur à l'angle A2 + E2. Dans le cas d'une réponse positive, l'unité de traitement en déduit que la configuration de la contre-flèche CF2 de la grue basse U2 est dans la zone interdite correspondant à la zone à risque de collision entre la contre-flèche CF2 et la charge suspendue au chariot CHR1 de la grue haute U1.

Si le test de l'étape 30 est négatif, il est procédé à un autre test sur la question de savoir si l'angle AF2 est supérieur à l'angle 2pi + A2 - E2.

Si le test de l'étape 40 s'avère positif, l'unité de traitement en déduit qu'il y a risque de collision entre la contre-flèche CF2 et la charge suspendue à la grue haute
U1.

Au contraire, si le test de l'étape 40 s'avère négatif, l'unité de traitement en déduit que la contre-flèche CF2 ntest pas dans la zone à risque de collision avec la charge suspendue au chariot de la grue haute U1 (étape 41).

Il y a lieu de remarquer que la détermination de la zone à risque de collision avec la contre-flèche CF2 et la charge de la flèche F1 peut aussi utiliser des angles proportionnels à la vitesse angulaire de la contre-flèche CF2 comme décrit lors des étapes 8, 9, 11 et 12.

Ainsi, à l'issue des étapes 13, 31 et 41, l'unité de traitement est capable de savoir si la configuration des grues U1 et U2 est telle qu'il y a risque de collision entre la flèche F2 et la charge suspendue au chariot CHR1 (étape 13), ou bien si la contre-flèche CF2 est dans la zone de collision avec la charge suspendue au chariot CHR1, ou encore si la contre-flèche CF2 est hors de cette dernière zone de collision (étape 41).

L'homme de l'art comprendra qu'à ce stade de traitement, l'unité de traitement permet seulement de contrôler des zones à risque de collision entre les différents éléments mobiles des grues. En réponse à ce traitement initial, l'unité de traitement peut délivrer aux actionneurs des éléments mobiles, des ordres de ralentissement et/ou d'arrêt en fonction de la détermination desdites zones à risque de collision.

Toutefois à ce stade de traitement, la marge de mouvement des différents éléments mobiles des grues à flèche est limitée (ralentissement ou arrêt) à l'intérieur des zones à risque de collision alors qu'en fait les distances relatives de ces éléments mobiles sont suffisamment grandes pour autoriser une utilisation libre desdits éléments mobiles.

Le Demandeur s'est posé le problème d'apporter une marge de mouvements extrapolée auxdits éléments mobiles à l'intérieur des zones à risque de collision.

La solution proposée par le Demandeur consiste à prolonger l'algorithme de traitement décrit en référence à la figure 3.

Le prolongement de cet algorithme est décrit en référence à la figure 5 et s'appuie sur une implantation possible des grues décrite en référence à la figure 4.

L'algorithme de traitement reprend à l'étape 13 précédemment définie.

Lors de l'étape 140, il est vérifié si la somme des deux longueurs suivantes : la longueur de la distance GlCHRl entre le centre G1 et le chariot CHR1 d'une part et la longueur LF2 de la distance entre le centre G2 et l'extrémité de la flèche F2 d'autre part, est inférieure à la longueur de la droite G1G2. Dans le cas d'un test négatif, l'algorithme de traitement est terminé (étape 150).

Lors des étapes 170 et 190, il est effectué deux tests pour déterminer la configuration des flèches F2 et F1. Tout d'abord lors de l'étape 170, l'angle AF2 est comparé à l'angle A2. Si l'angle AF2 est inférieur à cet angle A2 + pi, l'unité de traitement positionne un drapeau lors de l'étape 180.

Lors de l'étape 190, l'angle AFI est comparé à l'angle pi - Al. Si ce test est positif, l'unité de traitement positionne un drapeau lors de l'étape 200. La combinaison des tests 170 et 190 permet de savoir si les deux flèches F1 et F2 sont en phase ou en opposition de phase.

Ensuite lors de l'étape 210, l'unité de traitement calcule l'angle B3 que fait la flèche F1 par rapport à l'entraxe G1G2. L'angle B3 est ici égal à AF1 - (pi - Al).

Lors de l'étape 220, il est vérifié si l'angle B3 est négatif. Si c'est le cas, l'unité de traitement utilise lors de l'étape 240 la valeur absolue de l'angle B3.

Lors de l'étape 240, l'unité de traitement détermine trois valeurs qui seront utilisées ultérieurement pour calculer la distance angulaire entre la flèche F2 et la charge suspendue au chariot de la grue haute U1 selon l'invention.

Plus précisément, la première valeur, c'est-à-dire la valeur X1 est égale à la longueur de la distance entre le centre G1 et le chariot CHR1 multipliée par le sinus de l'angle B3.

La seconde valeur, c'est-à-dire X2, est égale à la longueur de la distance entre le centre G1 et le chariot CHR1 multipliée par le cosinus de l'angle B3.

Enfin, la troisième valeur, c'est-à-dire X3, est égale à la distance G1G2 moins la valeur X2.

L'angle B3 ainsi que les valeurs X1, X2 et X3 sont représentés sur la figure 4.

Ensuite, lors de l'étape 250, il est calculé l'angle B2 que fait la droite G1G2 par rapport à la flèche F2. Cet angle B2 est égal à AF2 - (pi + A2).

Après une vérification lors des étapes 260 et 270 de la valeur de l'angle B2, il est calculé lors de l'étape 280, l'angle B'2 : c'est-à-dire l'angle que fait la droite G1G2 avec la droite G2CHR1. Cet angle B'2 est ici égal à l'arc tangente X1/X3.

Ainsi lorsque l'unité de traitement possède les angles B2 et B'2, elle effectue la différence entre ces deux angles
B'2 et B2 pour obtenir la distance angulaire entre la flèche F2 et la charge suspendue au chariot CHR1.

Enfin, l'algorithme de traitement se termine par des comparaisons entre la distance angulaire ainsi déterminée avec une distance angulaire de sécurité.

Ainsi lorsque la distance angulaire ainsi déterminée est inférieure à une distance angulaire de sécurité choisie appelée encore constante d'arrêt, l'unité de traitement envoie immédiatement des ordres d'arrêt aux moyens actionneurs du chariot ou de translation ou d'orientation.

De même, lorsque la distance angulaire B'2 - B2 est inférieure à une distance angulaire de sécurité choisie appelée constante de ralentissement, l'unité de traitement procède à la délivrance d'ordres de ralentissement aux actionneurs des moyens mobiles des grues.

Enfin, lorsque la distance angulaire B'2 - B2 est supérieure à la constante de ralentissement (elle-même supérieure à la constante d'arrêt), les actionneurs sont libres.

L'homme de l'art comprendra qu'avec une telle marge de mouvement extrapolé, il est possible d'augmenter la charge de travail des grues tout en gardant un degré de sécurité élevé. L'homme de l'art comprendra également que le dispositif selon l'invention présente les caractéristiques d'un dispositif à poursuite.

Nous faisons maintenant référence à la figure 6 qui représente un capteur destiné à détecter les valeurs représentatives des positions angulaires et/ou de translation et/ou de distribution des éléments mobiles des grues.

De façon classique un capteur comprend un codeur rotatif de type absolu CAP comprenant une roue dentée (non représentée) propre à être une image de la longueur totale de la portée de l'élément mobile et à un circuit électronique (non représenté) coopérant avec la roue dentée pour délivrer ladite valeur de mesure.

Une pièce d'entraînement permet la prise de mouvement sur l'élément mobile de la grue. Cette pièce d'entraînement comprend un axe AX1 autour duquel tourne une couronne COURI munie de dents. Cette couronne COUR1 est destinée à être par exemple en coopération avec le treuil autour duquel est enroulé/déroulé le câble d'entraînement du chariot.

Un ensemble intermédiaire EIAP axe/pignon est prévu pour entraîner la roue dentée du codeur CAP en fonction du mouvement de l'élément mobile de la grue ainsi transmis par la pièce d'entraînement AXl/COURl.

Selon l'invention, il est prévu un ensemble-support destiné à recevoir le codeur. Cet ensemble-support comprend une plaque inférieure PINF munie d'un premier orifice dont le diamètre permet le passage de l'axe AX1 de la pièce d'entraînement et d'un second orifice dont le diamètre permet le passage et/ou la fixation de l'ensemble intermédiaire
EIAP.

I1 est prévu une plaque supérieure PSUP munie d'un troisième orifice dont le diamètre permet le passage de l'axe de la roue dentée du codeur CAP.

Des moyens formant entretoise ENT sont disposés entre la plaque supérieure PSUP et la plaque inférieure PINF. Des moyens de fixation amovibles fixent les plaques inférieure et supérieure aux moyens formant entretoise ENT.

Les moyens de fixation amovibles permettent de monter/démonter facilement et simplement les éléments constitutifs du capteur.

Nous faisons maintenant référence à la figure 7 qui est une vue éclatée des éléments constitutifs d'un capteur décrit en référence à la figure 6.

Nous retrouvons tout d'abord le codeur rotatif CAP muni de son appendice AP autour duquel tourne une roue dentée
ROE. Par exemple le codeur rotatif est celui vendu par la
Sté BAUMER sous la référence BAC 0924 P.

Une plaque de fixation PFIX munie d'un orifice central est prévu pour recevoir l'appendice AP du codeur rotatif CAP, cette plaque de fixation est par exemple rectangulaire.

La plaque de fixation PFIX est fixée au moyen de vis/écrous à la plaque supérieure PSUP.

La plaque PSUP est par exemple de forme rectangulaire. Par exemple la largeur de la plaque PSUP est de l'ordre de 80 mm.

Sa longueur est de l'ordre de 140 mm. Son épaisseur est de l'ordre de 10 mm.

Par exemple, le matériau constituant la plaque PSUP est de l'aluminium.

La plaque supérieure est munie d'un premier orifice central oblong OB1 traversant de part en part la plaque supérieure PSUP.

Une cuvette oblongue OB2 entoure l'orifice central OBl.

Par exemple la cuvette OB2 a une profondeur de l'ordre de 4 mm. Cette cuvette OB2 a pour rôle de permettre le passage des écrous de fixation du codeur CAP sur la plaque PF1X.

Nous faisons à nouveau référence à la figure 7. L'ensemble intermédiaire axe/pignon permet de transmettre à la roue dentée ROE la prise d'informations effectuée par l'axe Al.

La plaque inférieure PINF est munie d'un orifice oblong sensiblement central OB3 permettant la fixation de l'axe intermédiaireAXINT, de préférence l'axe intermédiaire AXINT est fixé à la plaque PINF au moyen d'un mécanisme vis/écrou
VE.

Un orifice 04 est prévu également pour faire passer l'axe
AX1 à travers la plaque PINF. Avantageusement la périphérie de l'orifice 04 est munie de moyens à roulements à bille
ROUL.

Enfin, des moyens entretoises ENT sont prévus pour relier l'une à l'autre les plaques PSUP et PINF. Les moyens entretoises sont fixés aux plaques PSUP et PINF au moyen de vis/ écrous (non représentés).

L'homme de l'art comprendra qu'avec un tel ensemble-support, il est possible de munir l'ensemble intermédiaire d'autant d'axes que néce-ssaire pour transmettre le mouvement pris par l'axe AX1 à la roue dentée du capteur CAP. Ainsi, une telle installation permet d'être utilisée pour n'importe quel type de capteur, c'est-à-dire de position angulaire, de translation, etc....

L'ensemble-support selon l'invention confère ainsi des propriétés de modularité et de démontabilité aux services des éléments constitutifs du capteur.

Ceci a un avantage important notamment dans l'utilisation et la réutilisation de tels capteurs dans des installations différentes.

Sur la figure 8 on a représenté en vue éclatée un capteur destiné à la prise d'informations sur un chariot, nous retrouvons les éléments essentiels et constitutifs d'un capteur tel que décrit en figure 7. Un tel capteur n'en diffère que par l'adjonction d'un axe/pignon supplémentaire AXINT2 pour transmettre un mouvement différent au capteur.

Ici les deux axes intermédiaires AXINT1 et AXINT2 sont fixés à la plaque PINF au moyen d'un mécanisme de vis/écrou VE à travers l'orifice oblong OB3.

Nous faisons maintenant référence à la figure 9 qui représente un boîtier de signalisation destiné à être logé dans les cabines des grutiers.

Ce boîtier de signalisation est raccordé à l'unité de traittement UTM. En réponse aux signaux de commande issus de l'unité de traitement UTM, le boîtier de signalisation signale visuellement et de façon sensiblement continue l'état de marche des éléments mobiles de la grue. Avantageusement, le boîtier de signalisation comprend des moyens d'affichage pour chaque état de marche de chaque élément mobile des grue.

De préférence, les moyens d'affichage comprennent tout d'abord un triangle AFF propre à recevoir à l'un de ses sommets une première flèche CHRAV munie de trois diodes électroluminescentes, ces trois diodes électroluminescentes DCA1, DCA2 et DCA3 sont propres à indiquer l'état de marche du chariot CHR1 vers l'avant par rapport à la cabine du grutier.

Par exemple, la diode D1CA lorsqu'elle elle est sollicitée est de couleur rouge, la diode D2CA de couleur orange, et la diode D3CA de couleur verte.

Avantageusement, la commande des diodes D1CA à D3CA est effectuée par l'unité de traitement en fonction de la détermination des zones à risque de collision et de la distance angulaire B'2 - B2 calculée en référence aux figures 1 à 6.

Ainsi, le grutier a connaissance de l'état de marche du chariot CHR1 vers l'avant en fonction de l'état de luminosité des diodes D1CA à D3CA. Par exemple si la diode D2CA est allumée, il en résulte que la vitesse de déplacement vers l'avant du chariot CHR1 est ralentie.

Au centre du triangle, il est prévu une diode électroluminescente représentative ou associée aux défauts de fonctionnement de l'installation.

Diamétralement opposée à la flèche CHRAV, il est prévu une flèche CHRAR associée aux mouvements vers l'arrière du chariot. Avantageusement, cette flèche CHRAR est munie de trois diodes électroluminescentes D1CR à D3CR.

Deux autres flèches sont prévues pour signaler au grutier le mouvement de rotation de la grue soit vers la droite, soit vers la gauche. Ainsi il est prévu une flèche ORG s'étendant du point central du triangle vers l'angle gauche du triangle.

Avantageusement, la flèche ORG est munie de trois diodes électroluminescentes associées respectivement aux états de marche des mouvements de la rotation de la grue.

Les trois diodes D1OG à D30G permettent ainsi au grutier de connaître plus exactement l'état de marche de la rotation de la grue vers la gauche.

Par exemple si la diode D1OG est allumée, elle indique au grutier que la rotation vers la gauche est arrêtée.

Diamétralement opposée à la flèche ORG, il est prévu une flèche ORD relative à la rotation vers la droite de la grue.

Avantageusement, sous le triangle, il est prévu deux flèches horizontales diamétralement opposées l'une par rapport à l'autre et associées à la translation avant et arrière de la grue.

La flèche TRAV est munie de trois diodes relatives D1TA à D3TA chacune à l'état de marche de la translation avant de la grue.

De son côté, la flèche TRAR est munie de trois diodes D1TR
D3TR. Ces diodes sont destinées à informer le grutier de l'état de marche de la translation de la grue vers l'arrière.

Claims (9)

Revendications

1. Dispositif pour empêcher une collision entre au moins deux grues (U1 et U2) dont la première (U1) comporte au moins une flèche (F1) montée pivotante latéralement et équipée d'un chariot roulant (CHR1) propre à porter une charge et dont la seconde (U2) sensiblement plus basse que la première (U1) comporte au moins une flèche (F2) montée pivotante latéralement, le dispositif anti-collision étant équipé d'une unité de traitement (UTM) propre à traiter les informations provenant de capteurs détectant des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires et/ou de translation des éléments mobiles des grues (U1 et U2) pour déterminer, de manière répétée pendant le mouvement desdits éléments mobiles, une zone à risque de collision entre la flèche (F2) de la seconde grue (U2) et la charge suspendue au chariot (CHR1) de la première grue (U1), l'unité de traitement (UTM) étant propre à délivrer à des actionneurs des éléments mobiles des grues (U1 et U2) des ordres de ralentissement ou d'arrêt en fonction de la détermination de ladite zone à risque de collision, caractérisé en ce que l'unité de traitement (UTM) calcule en outre, de manière répétée, pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (U1 et U2), au moyen de la détermination de la zone à risque de collision et de l'indication des positions des capteurs, la différence angulaire entre l'angle que fait la droite (G1G2) passant par les centres respectifs (G1 et G2) des 2 grues (U1 et U2) avec la droite passant par le chariot (CHR1) de la première grue (U1) et le centre (G2) de la seconde grue (U2) et l'angle que fait la droite (G1G2) passant par les centres respectifs (G1 et G2) des 2 grues (U1 et U2) avec la droite passant par la flèche (F2) de la seconde grue (U2) et le centre (G2) de la seconde grue (U2), et en ce l'unité de traitement (UTM) compare, de manière répétée et pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (U1 et U2), chaque différence angulaire ainsi calculée à une différence angulaire de sécurité choisie, l'unité de traitement appliquant alors aux actionneurs des éléments mobiles des grues (U1 et U2) des ordres de ralentissement ou d'arrêt en fonction de la comparaison, ce qui permet de piloter de façon sensiblement continue et avec sécurité les éléments mobiles des grues à l'intérieur de la zone à risque de collision ainsi déterminée.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la seconde grue (U2) comporte en outre une contre-flèche (CF2) solidaire de la flèche (F2) et dans lequel l'unité de traitement (UTM) détermine de manière répétée pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (U1 et U2), une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche (CF2) de la seconde grue (U2) et la charge suspendue au chariot roulant (CHR1) de la première grue (ut), caractérisé en ce que l'unité de traitement délivre alors un ordre d'arrêt à l'actionneur de la contre/flèche (CF2) de la seconde grue (U2) pour éviter que ladite contre/flèche (CF2) pénètre dans la zone à risque ainsi déterminée lorsque le chariot roulant (CHR1) est déjà à l'intérieur de cette zone.

3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la seconde grue (U2) comporte en outre une contre-flèche (CF2) solidaire de la flèche (F2) et dans lequel l'unité de traitement (UTM) détermine de manière répétée pendant le mouvement des éléments mobiles des grues (U1 et U2), une autre zone à risque de collision entre la contre-flèche (CF2) de la seconde grue (U2) et la charge suspendue au chariot roulant (CHR1) de la première grue (U1), caractérisée en ce que l'unité de traitement délivre alors un ordre d'arrêt à l'actionneur du chariot roulant de la première grue (U1) pour éviter que ledit chariot pénètre dans la zone à risque ainsi déterminée lorsque la contreflèche (CF2) est déjà à l'intérieur de cette zone.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement(UTId) détermine en permanence et en fonction des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires des flèches (F1 et F2) la vitesse angulaire desdites flèches (F1 et F2).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de traitement (UTM) détermine la ou chaque zone à risque de collision en fonction de la vitesse angulaire des flèches (F1 et F2) ainsi déterminée, ce qui permet d'anticiper l'approche des éléments mobiles des grues susceptibles d'entrer en collision.

6. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il est prévu de loger dans la seconde grue (U2) un autommate esclave équipé d'au moins un coupleur de communication (CES2), propre à transmettre à l'unité de traitement (UTM) les informations détectées par les capteurs de la grue (U2) et à transmettre aux actionneurs les signaux de commande provenant de l'unité de traitement (UTM) tandis que ladite unité de traitement (UTM) est logée dans la première grue (U1) pour jouer le rôle d'un autommate programmable maître qui stocke les informations provenant des capteurs des grues (U1 et U2) via le coupleur de communication (CES2), et qui délivre sur la base d'au moins un programme des signaux de commande aux actionneurs via le coup leur de communication en fonction desdites informations ainsi stockées.

7. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, dans lequel le capteur détectant des valeurs de mesure représentatives des positions angulaires et/ou de translation desdits éléments mobiles comprend - un codeur (CAP) de type absolu comprenant une roue dentée (ROE) propre à être une image de la longueur totale de la portée de l'élément mobile et un circuit électronique coopérant avec la roue dentée pour délivrer ladite valeur de mesure - une pièce d'entraînement (AXl,COURl) du type axe/pignon en coopération avec l'élément mobile - un ensemble axe/pignon intermédiaire (EIAP) pour entraîner la roue dentée (ROE) en fonction du mouvement de l'élément mobile de la grue ainsi transmis par la pièce d'entraînement (AXl,COURl) l'ensemble axe/pignon intermédiaire réalisant une démultiplication prédéterminée de telle sorte que la roue dentée soit une image de la longueur totale de la portée de l'élément mobile, caractérisé en ce que le capteur est équipé d'un ensemble-support pour codeur qui comprend en combinaison - une plaque inférieure (PINF) munie d'un premier orifice (04) dont le diamètre permet le passage de l'axe de la pièce d'entraînement (AXl,COURl) et d'un second orifice (OB3) dont le diamètre permet le passage et/ou la fixation de l'ensemble axe/pignon intermédiaire, - une plaque supérieure (PSUP) munie d'un troisième orifice (OB1) dont le diamètre permet le passage de l'axe de la roue dentée (ROE) du codeur - des moyens formant entretoise (ENT) entre la plaque inférieure (PINF) et la plaque supérieure (PSUP) ; et -- des moyens de fixation amovible (VE) pour fixer respectivement les plaques inférieure (PINF) et supérieure (PSUP) aux moyens formant entretoise (ENT).

8. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que chaque grue comporte une cabine équipée d'un boitier de signalisation raccordé à l'unité de traitement et propre en réponse aux signaux de commande issus de ladite unité de traitement à signaler visuellement et de façon sensiblement continue l'état de marche : libre, ralentissement ou arrêt de chacun des éléments mobiles de la grue susceptible d'entrer en collision.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le boîtier de signalisation comprend des moyens d'affichage pour chaque état de marche de chaque élément mobile des grues.