Chariot d'atelier à manœuvre manuelle et à démarrage assisté
La présente invention concerne les chariots de ma- nutention que l'on emploie par exemple dans les ateliers de montage d'ensembles industriels pour transporter des compo¬ sants entre deux lieux (stockage, déstockage, poste de tra¬ vail, poste de livraison...) où ils sont chargés sur le chariot ou déchargés de ce dernier. Elle concerne également tout moyen de transport de malades, blessés, ou des person¬ nes à mobilité réduite... dans des établissements de soins, ou entre ces derniers et des véhicules spécialisés.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Ces chariots peuvent être associés en un train de chariots, traîné par un véhicule motorisé depuis le lieu de déstockage jusqu'à un poste de travail. Ils peuvent égale¬ ment être indépendants (cas des lits d'hôpitaux par exem¬ ple) sans possibilité d'association. Dans le premier cas, ils demandent une manœuvre manuelle pour former le train ou le dissocier. Dans le second cas, leur déplacement est to¬ talement manuel. Cette manipulation est un facteur de pénibilité de la tâche de l'opérateur qu'il est nécessaire de réduire au maximum pour satisfaire aux dispositions de plus en plus exigeantes qui régissent les conditions de travail.
On sait que la pénibilité tient à l'effort que l'opérateur doit développer pour mettre en mouvement le chariot lorsqu'il est chargé. Il faut en effet vaincre l'inertie de la charge ainsi que la résistance qu'offre le sol au roulement du chariot (irrégularités du sol, particu- les, orientation des roues pivotantes différente du sens de la mise en marche ... ) .
Il a déjà été proposé des dispositifs d'aide au dé¬ marrage de ce type de chariots pour remédier à cette de¬ mande de travail peu ergonomique.
II s'agit tout d'abord des dispositifs de motorisa-
tion d'au moins un essieu du chariot. Ces dispositifs ont pour principal inconvénient de devoir faire appel à une source d'énergie embarquée, notamment une batterie d'accumulation d'énergie électrique. Cette batterie est as- sociée à un moteur en prise avec l'essieu et des moyens de commande du moteur à la disposition de l'opérateur. On comprend qu'un chariot ainsi équipé est un matériel lourd qui, surtout, doit être inscrit dans une procédure de mainte¬ nance souvent rédhibitoire par rapport à la fonction du produit en termes d'investissements et de coûts de fonc¬ tionnement .
Il existe également des dispositifs d'assistance au démarrage qui comportent des composants permettant d'emmagasiner de l'énergie dérivée de celle dépensée par le véhicule moteur lors du déplacement du train de chariot dans le cas où les chariots sont associables en train et parcourent des distances importantes en convoi. On citera à titre d'exemple le document FR 2 899 550.
On connaît par ailleurs des chariots qui sont équi- pés d'une roue supplémentaire motorisée, rajoutée au cha¬ riot déjà pourvu de ses organes de roulement que l'opéra¬ teur commande par un interrupteur de l'alimentation du moteur par la batterie associé généralement à un contrôleur qui permet d'optimiser le fonctionnement de cette roue mo- torisée.
Il existe aussi des dispositifs d'assistance au dé¬ marrage qui utilisent l'énergie musculaire développée par l'opérateur mais dans des conditions ergonomiques et écono¬ mes. On citera à ce propos le document FR 2 613 996 qui dé- crit un couplage entre le timon de manœuvre manuelle d'un transpalette et son essieu avant par lequel tout pivotement du timon se traduit par un entraînement en rotation de cet essieu (transmission par chaîne et roue dentée ou par un jeu de pignons coniques) . Dans le document DE 1 254 496, l'axe de pivotement du timon de manœuvre et l'axe de la
roue sont confondus et le basculement du timon est transmis à la roue par un mécanisme à cliquet débrayable.
Il existe enfin une dernière sorte de mécanismes d'assistance au démarrage qui opère à la manière d'un le- vier du second genre. Ce levier, lié au bâti du chariot, prend appui par l'une de ses extrémités sur le sol de rou¬ lement du chariot. Cette extrémité devient alors un point fixe de pivotement inférieur, le levier étant manoeuvré ma¬ nuellement autour de ce point de pivotement par son autre extrémité et dans le sens d'avancement à imprimer au cha¬ riot. Ainsi la zone de liaison du levier au chariot (donc le chariot) est déplacée sous un effort plus important mais sur une plus faible amplitude que le déplacement résultant de l'effort développé par l'opérateur manoeuvrant l'extrémité supérieure du levier. On citera, comme illus¬ tration de ce genre d'appareils, le document FR 2 919 253.
L' invention concerne un procédé et des moyens d'assistance au démarrage d'un chariot qui procure à l'opé¬ rateur une facilité de manœuvre du chariot (ou plus généra- lement d'une base roulante) tout en respectant un certain nombre de contraintes relatives à la sécurité générale de l'utilisation de ce type de matériel.
OBJET DE L'INVENTION
C'est ainsi que l'invention a pour objet un procédé d'assistance à la manœuvre manuelle d'un chariot d'atelier, équipé d'un dispositif d'entraînement d'au moins un organe de roulement de ce chariot et d'une source d'énergie embar¬ quée pour l'alimentation du dispositif d'entraînement, ca¬ ractérisé en ce qu'il consiste à permettre la commande du dispositif d'entraînement aussi longtemps qu'est constatée la présence d'un effort d'avancement exercé manuellement sur le chariot d'une intensité supérieure ou égale à un seuil donné.
Par ce procédé, on détecte qu'un effort d'avancement du chariot est exercé par l'opérateur et cette
détection est prise en compte pour la commande des moyens d'entraînement. Il s'agit là d'une caractéristique impor¬ tante du procédé de l'invention qui empêche la plupart des mauvais usages du chariot, c'est-à-dire les usages qui met- tent en danger la sécurité de l'opérateur. En effet, grâce à cette étape du procédé, le chariot est constamment sous le contrôle de l'opérateur puisque l'entraînement d'assis¬ tance cesse dès que l'opérateur n'exerce plus d'effort suf¬ fisant sur le chariot. Ce peut être notamment le cas lors- que le chariot a été mis en mouvement avec l'assistance et que l'entretien de ce mouvement ne requiert qu'un effort minimal, sous le seuil susdit, qui est compatible avec les exigences ergonomiques, n'entraînant par exemple aucune fa¬ tigue excessive de l'opérateur. C'est aussi le cas où l'opérateur cesse pour une raison quelconque de pousser ou tirer le chariot qui est alors empêché de poursuivre seul son déplacement. Le dispositif d'entraînement est de la sorte commandé en tout ou rien, ce qui rend inutile des moyens de gestion de puissance assurant une proportionnali- té entre la puissance développée par le moteur à un instant t et l'effort fourni par l'opérateur au même instant.
Selon une autre caractéristique du procédé de l'in¬ vention, la commande du dispositif d'entraînement n'est permise qu'en présence d'une charge détectée sur le cha- riot. Cette disposition est utile pour garantir une utili¬ sation optimisée du dispositif d'entraînement en termes de consommation d'énergie. Il est possible de prévoir un seuil de charge en dessous duquel la commande du dispositif d'entraînement n'est pas permise.
Les moyens pour assurer ces fonctions sont connus en eux-mêmes et sont simples à mettre en œuvre avec des dispositifs d'entraînement également connus comme par exem¬ ple des roues motorisées.
Dans une version plus raffinée de l'invention, la détection de la charge peut comporter une étape de détermi-
nation de cette dernière. En fonction de la valeur de la charge, il est possible d'agir sur les circuits de commande des moyens moteurs d'entraînement pour par exemple ajuster la valeur du couple d'assistance à appliquer sur la roue à la valeur de la charge transportée. Ces circuits de com¬ mande sont connus en eux-mêmes et comprennent généralement un contrôleur de l'alimentation en énergie électrique du moteur d'assistance sur les entrées (consignes) duquel il est possible d'agir.
Le procédé de l'invention comporte également une étape de temporisation du fonctionnement du dispositif d'entraînement. L'avantage de cette temporisation réside dans le fait qu'elle constitue une sécurité à l'emballement de la vitesse du chariot. En effet, une longue présence d'un effort manuel sur le chariot supérieur au seuil, aug¬ mentée de la force de propulsion de l'assistance, peut conduire à une vitesse excessive et dangereuse du chariot qu'il faut empêcher.
Enfin, de manière avantageuse, le procédé de 1 ' in- vention comprend une étape de détermination du sens de l'effort manuel exercé sur le chariot de manière à détermi¬ ner le sens de l'effort engendré par le dispositif d'en¬ traînement .
L'invention a aussi pour objet un chariot pour met- tre en œuvre le procédé ci-dessus, comportant un châssis de plateforme auquel est fixée une roue motorisée, et qui est équipé d'un organe de manœuvre manuelle articulé au châssis de la plateforme et pourvu d'un taquet coopérant avec au moins un capteur d'effort émettant un signal en direction d'un contrôleur de la roue motorisée de manière à être ex¬ ploité par ce contrôleur en fonction de sa programmation.
Le chariot est également équipé au niveau de sa plateforme d'un détecteur de la présence ou non d'une charge coopérant avec un capteur d'effort relié au contrô- leur de la roue motorisée.
Il comporte aussi un temporisateur de limitation du temps pendant lequel l'assistance est en service.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique partielle, de côté, d'un chariot pour mettre en œuvre le procédé de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique de détail d'une variante de réalisation du chariot de la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION A la figure 1, on a schématisé partiellement l'avant d'un chariot dont la plateforme ou base roulante 1 est équipée d'organes de roulement 2 et 3. L'organe de rou¬ lement 3 est ici une roue motorisée connue incluant son mo¬ teur 3a, des batteries électriques non représentées et un contrôleur 4 du fonctionnement du moteur 3a. Cette roue est ici fixée par une chape classique à la plateforme 1. Il existe des roues sur le marché qui sont articulée au châs¬ sis qui les porte entre une position hors service, éloignée du sol et une position en service, en contact avec le sol. L'invention s'y applique également.
Le châssis de cette plateforme est équipé d'un or¬ gane de manœuvre manuelle du chariot sous la forme d'un le¬ vier ou d'une main courante 5, articulé en 6 au châssis de la plateforme 1. L'extrémité inférieure de ce levier 5 est prolongée par une tringle 7, guidée à coulissement dans au moins une glissière 7a et pourvue d'un taquet 7b qui l'im¬ mobilise par rapport à la plateforme grâce à deux butées 8 et 9 qui l'encadrent. Ces butées sont équipées de capteurs d'effort connus, par exemple des jauges de contrainte ou de déformation, qui, l'une ou l'autre, transmettent un signal
significatif de l'effort qu'elles encaissent de la part du taquet 7b. Ce signal est conduit au contrôleur 4 de la roue motorisée 3 de manière à être exploité par ce contrôleur en fonction de sa programmation.
La plateforme est également équipée d'un détecteur
10 de la présence ou non d'une charge, qui est ici une pla¬ tine prolongée par une tige verticale qui repose sur une butée 11 également équipée d'un capteur d'effort relié au contrôleur 4.
On notera que d'autres types de capteurs peuvent être utilisés, par exemple des capteurs de déplacement ou de fin de course de l'organe mobile (levier 5 ou platine 10) associé à des organes élastiques de rappel que l'on peut tarer qui assurent la correspondance biunivoque entre courses parcourues et efforts pour y parvenir.
Le chariot ainsi équipé permet la mise en œuvre du procédé selon l'invention. En effet, quand l'opérateur se saisit de la main courante 5 pour, par exemple, pousser le chariot dans le sens de la flèche A, le taquet 7b bute contre la butée 8 qui encaisse l'effort de poussée transmis à la plateforme. Le capteur associé à la butée 8 constate la présence d'un effort de poussée. Selon les moyens utili¬ sés, soit le capteur transmet au contrôleur 4 un signal que ce dernier compare à un seuil déterminé (une valeur de consigne programmée) , soit le capteur ne transmet un signal au contrôleur que si l'effort est supérieur à ce seuil. Ce seuil est fixé par construction à la valeur de l'effort au dessus de laquelle on considère qu'il y a un risque d'influence néfaste d'un point de vue ergonomique pour l'opérateur. Tant que l'effort est inférieur à ce seuil, la roue motorisée n'est pas opérationnelle, soit parce qu'elle est débrayée (roue libre) soit parce qu'elle n'est pas en contact avec le sol (roue relevable) . Si l'effort est égal ou supérieur à ce seuil, le contrôleur rend la roue motori- sée opérationnelle, ce qui consiste à transmettre un couple
d'entraînement à cette roue (avant mise au contact du sol, le cas échéant) venant soulager l'effort de poussée. Le programme du contrôleur assure un fonctionnement optimisé de la roue pour prendre en compte la variabilité de l'ef- fort de poussée après la mise en opération de l'assistance au démarrage .
En cas de traction du chariot (sens de la flèche B) , le fonctionnement de l'assistance est identique, le contrôleur ayant reconnu le sens de la manœuvre par 1 ' iden- tification du capteur 8 ou 9 sollicité.
On peut avoir constaté qu'en l'absence de charge, l'effort manuel de manœuvre du chariot est inférieur au seuil dicté par l'ergonomie. Mais rien ne peut empêcher, par exemple, une manœuvre de l'opérateur qui pourrait dé- clencher l'assistance alors qu'elle n'est pas utile (cha¬ riot vide bloqué contre un obstacle, manœuvre brutale,...) . Pour empêcher ce déclenchement qui conduit à une consomma¬ tion inutile d'énergie, on indique au contrôleur 4 la pré¬ sence ou non d'une charge sur la plateforme par le capteur 10, 11. L'absence de charge inhibe toute mise en service de la roue motorisée.
En variante, on peut détecter la valeur de la charge et agir en conséquence sur les circuits de commande des moyens moteurs d'entraînement pour, par exemple, ajuster la valeur du couple d'assistance à appliquer sur la roue. Ces circuits de commande sont connus en eux-mêmes et compren¬ nent généralement un contrôleur de l'alimentation en énergie électrique du moteur d'assistance sur le programme du¬ quel il est possible d'agir par exemple modifier des va- leurs de consigne enregistrées.
On notera sur la figure 1 la présence d'un tempori¬ sateur 12. Celui-ci permet de limiter le temps pendant le¬ quel l'assistance est en service afin d'empêcher l'emballe¬ ment du chariot sous les effets conjugués d'un effort de manœuvre important au dessus du seuil et d'une assistance
qui ajoute à cet effort pendant un temps long au terme du¬ quel le chariot peut avoir acquis une vitesse prohibée et dangereuse tant pour le personnel que pour le matériel. D'autres moyens sont possibles, tels qu'un capteur de vi- tesse de rotation de l'une des roues du chariot, pour ré¬ aliser l'arrêt de l'assistance. Au moment de cet arrêt, l'opérateur percevra un à-coup qui, soit éveillera sa vigi¬ lance, soit même mettra en service un frein d'urgence ou une fonction équivalente.
On notera que dans cette version particulièrement simple de l'invention, la puissance du moteur est indépendante de la valeur de l'effort exercé par l'opérateur. Il en résulte une grande simplicité du contrôleur du moteur.
D'autres fonctions peuvent être implémentées dans le contrôleur 4 de la roue motorisée d'assistance au démar¬ rage. Par exemple, il peut être prévu une progressivité de la mise en service de cette roue afin d'éviter un appel d'énergie trop important au moment du démarrage ou un ajus¬ tement de la valeur du couple d'assistance en fonction de la grandeur de l'effort manuel... On notera que dans le cas de l'invention, l'aide au démarrage est conditionnée à la détection d'un effort manuel de manœuvre et à l'existence maintenue de cet effort, ceci contrairement à la plupart des véhicules assistés électriquement qui constatent un mouvement engendré par l'opérateur. Dans le cas d'un cha¬ riot d'atelier, attendre l'existence d'un mouvement impli¬ que le risque d'imposer un effort ergonomiquement prohibé à l'opérateur pour obtenir ce déplacement.
Le schéma de la figure 2 illustre le cas d'un cha- riot qui comporte un timon d'attelage 13 articulé à l'avant de la plateforme dans des paliers 13a, 13b. Ce timon com¬ porte au niveau de son moyen d'accouplement 13c (anneau, crochet, boîtier, sphère...) des poignées 14a, 14b de manœu¬ vre manuelle du chariot. Lorsque le timon 13 est relevé, un taquet 15 qu'il comporte latéralement vient en prise entre
deux butées 8a et 9a qui s'escamotent latéralement au pas¬ sage du taquet parce que portées par une potence 16 qui est articulée en pied sur le chariot et peut débattre entre la position représentée dans laquelle elle est rappelée par un organe élastique non représenté et une position écartée ob¬ tenue au passage du taquet lors du relevage du timon par le jeu de surfaces de came portées par le taquet 15 et la po¬ tence 16 qui provoquent l'effacement des butées à l' en¬ contre de l'organe élastique susdit dans le sens de la flè- che C. Pour rabattre le timon en position basse (position d'attelage dans un train de chariots), l'opérateur doit ma¬ nuellement écarter la potence selon la flèche C pour ex¬ traire le taquet 15 d'entre les butées 8a, 9a.
Ces butées, comme les butées 8 et 9 de la vue pré- cédente, sont pourvues de capteurs reliés au contrôleur 4 de la roue motorisée 3 pour y transmettre les mêmes infor¬ mations .
Dans cette variante de réalisation, on peut détec¬ ter la présence ou non du taquet 15 entre les butées 8a et 9a pour mettre respectivement hors ou en service une roue génératrice d'énergie électrique non représentée et reliée aux batteries. En effet, la non présence du taquet entre les butées indique que le chariot est dans un train, en convoi, avec un véhicule moteur ce qui permet le fonction- nement de la roue génératrice pour recharger les batteries. Dans le même temps, il est possible d'actionner un inter¬ rupteur général du dispositif d'assistance en cas d'absence du taquet de telle manière que la roue motrice ne soit pas activable lorsque le chariot est tracté.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux mo¬ des de mise en œuvre décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention tel que définie par les revendications.
En particulier, la roue peut être commandée pour fonctionner de manière continue ou intermittente. A chaque
interruption de l'alimentation dans le cas d'un fonctionnement intermittent, on peut prévoir de vérifier si un effort supérieur au seuil prédéterminé est toujours exercé sur le chariot et, dans l'affirmative, d'alimenter à nouveau le moteur.
Il est possible de prévoir une ou plusieurs tempo¬ risations portant sur un seul paramètre avec plusieurs seuils correspondants ou portant sur plusieurs paramètres. Ainsi, le procédé de l'invention peut mettre en œuvre une première durée de temporisation, débutant après l'activation de la roue motrice à un premier niveau d'énergie (couple et vitesse), à la fin de laquelle le mo¬ teur est commandé pour fournir un deuxième niveau d'énergie inférieur au premier niveau d'énergie et une deuxième durée de temporisation après laquelle le moteur est commandé pour fournir un troisième niveau d'énergie, inférieur au deuxième niveau d'énergie, et une troisième durée de tempo¬ risation après laquelle l'alimentation du moteur est interrompue. La durée et le nombre de temporisations peuvent être modifiables par exemple en fonction d'un état de charge de la batterie ou en fonction de la masse transpor¬ tée ou du volume transporté (un capteur correspondant doit donc être prévu et relié au contrôleur) . En variante, le deuxième niveau d'énergie et/ou le troisième niveau d'énergie peut être supérieur ou égal au précédent.
De la même manière, dans le mode de mise en œuvre décrit, la durée de temporisation commandant l'arrêt de l'alimentation du moteur peut avoir une durée modifiable par exemple en fonction d'un état de charge de la batterie ou en fonction de la masse transportée ou du volume trans¬ porté (un capteur correspondant doit donc être prévu et re¬ lié au contrôleur) .
Avec les chariots dont la ou les roues sont releva- bles, le contrôleur pilote le moteur de la roue de telle manière que la roue soit en rotation au moment où elle tou-
che le sol de telle manière que la roue soit également en rotation lorsqu'elle quitte le sol. Bien que cette disposi¬ tion soit extrêmement avantageuse, il est possible de re¬ tarder le démarrage du moteur.
Lorsque le chariot sert simplement de support à un contenant dont un des bords est utilisé comme organe de ma¬ nipulation de l'ensemble chariot/contenant, il est possible de prévoir sur le chariot une poignée reliée au contrôleur et pourvue des moyens de sa fixation amovible sur le conte- nant . Il est aussi possible de ménager entre le contenant et le chariot un jeu recevant des contacts électriques re¬ liés au contrôleur de telle manière que lorsqu'un opérateur exerce un effort dans une direction donnée sur le conte¬ nant, le contenant se déplace légèrement par rapport au chariot du fait du jeu et vient appliquer des contacts l'un contre l'autre de manière à commander l'alimentation du mo¬ teur dans la bonne direction. Il est nécessaire de prévoir alors des moyens de rappel du contenant dans une position neutre dans laquelle les contacts sont inactivés. Ce mode de réalisation est plus particulièrement envisageable lors¬ que la résistance au déplacement du chariot par rapport au sol est supérieure à la résistance au déplacement du conte¬ neur par rapport au chariot.
Le timon peut-être pourvu d'un capteur pour détec- ter un accrochage en coopérant avec un crochet ou une boule d'un autre chariot ou d'un véhicule tracteur et piloter en conséquence la roue motorisée. La détection d'un accrochage potentiel en fonction de la position du timon peut être ob¬ tenue au moyen d'un méplat ou d'un relief ménagé sur l'axe du timon pour coopérer avec un détecteur relié au contrôleur relié au moteur de la roue.
Le capteur d'effort peut être un bouton avec diffé¬ rents niveaux d'enfoncement représentatifs de différents niveaux d'effort exercés sur le chariot. Le contrôleur peut être agencé pour piloter le moteur en fonction de ces ni-
veaux d'effort.
L'invention s'applique bien entendu également aux chariots non pourvus de timon ou pourvus d'un timon avec tout type de moyens d'accrochage.
II peut être intéressant que l'appui sur le chariot par l'opérateur déclenche une temporisation retardant l'entrée en action de la roue motrice. Ceci permet d'éviter qu'une poussée sur le chariot, involontaire et rapidement interrompue, n'entraîne la mise en action de la roue mo- trice.
Il peut être intéressant que l'effort d'appui sur le chariot par l'opérateur ne déclenche l'entrée en action de la roue motrice que si cet effort est supérieur à un seuil prédéterminé. Ceci permet d'éviter qu'une poussée in- volontaire sur le chariot n'entraîne la mise en action de la roue motrice.
Un détecteur de présence de l'opérateur peut être monté sur le chariot. La détection de présence peut par exemple résider dans deux zones de contact espacées l'une de l'autre sur lesquelles l'opérateur est obligé d'appliquer ces mains pour pousser le chariot. On évite ainsi qu'un choc ou une poussée involontaire sur le chariot n'entraîne l'activation de la roue motrice.
Le rechargement des batteries peut notamment être réalisé soit par l'intermédiaire d'une roue génératrice comme indiqué ci-dessus soit par raccordement des batteries à un chargeur relié au secteur.
Dans le chariot de l'invention, il peut être prévu qu'un effort exercé, sur la poignée du chariot ou sur un capteur d'effort dédié, dans un sens opposé au sens d'avancement entraîne une désactivation du dispositif d' entraînement .
L'organe de manœuvre manuelle du chariot peut avoir la forme de tout moyen permettant d'exercer un effort sur le chariot (poussée, traction...) et par exemple une poignée,
un levier, une main courante...
L'invention, dans toutes ses variantes, s'applique à un chariot pourvu d'une roue motorisée mue électriquement ou par toute autre source d'énergie, notamment hydraulique.
Le chariot selon l'invention peut avoir une struc¬ ture différente de celle décrite et par exemple avoir ses roues disposées en losange, la roue motrice étant montée au centre de ce losange. En variante, deux roues motrices ad¬ jacentes peuvent être montées au centre du losange.