WO2008148998A2 - Systeme d'entrainement pignon cremaillere pour multi mats - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to self-raising platforms, lifts, mounts materials driven by a pinion rack drive guided along one or more masts that we will call to simplify machines with vertical displacement.
- the invention aims to propose improvements in the drive system, mainly to reduce the extreme forces in case of damage and also to significantly improve safety.
- a centrifugal / freewheel brake assembly located in a coupling bell 8 is inserted between each motor and each gearbox.
- the order in the kinematic chain - (see FIG. 1) - starting from pinion of the rack 1 is as follows: Slow shaft of the gearbox 3, one or more stages of reduction 4, centrifugal brake 5, driven part of the freewheel 6, driving part of the freewheel 7, rotor motor 9, break brake current blocking the rotor on the stator 10 ( Figure 1).
- a machine weighing 1000 kg of own weight and capable of carrying 1000 kg of payload will exert on a downhill obstacle a force of between 1000 and 2000 kg depending on whether it is not is loaded, if the geared motor or gearmotors are equipped with a free wheel, and a force between 5000 and 6000 kg if they are not equipped.
- a rigid coupling is comparable to a machine that would be driven by a motor group and connected to it by a rigid bar.
- a coupling with freewheel is comparable to a machine that would be driven by a motor group and suspended from it by a flexible cable. Downhill if the machine encounters an obstacle, the cable relaxes.
- the freewheel is a cable of infinite length, but never tangled or slack.
- the other motor will turn in the vacuum, creating no downward thrust.
- the total force that must be able to take back the structure will be half of the moving masses is 1000 kg.
- the locked geared motor must be able to recover an extreme total force of 4000 kg while in the solution of the invention, an extreme capacity of 2000 kg is sufficient.
- This invention also applies to a higher number of machines working together on several masts. It is particularly interesting in the case of platforms of substantially square or circular shape.
- FIG. 2bis represents the block diagram for six motors
- the intensity absorbed When mounted, if a geared motor associated with a motor rotates in a vacuum (gear wheel broken, key inoperative, freewheel damaged), the intensity absorbed will be of the order of 0.3 times its nominal intensity, while the other two will consume between 0.75 and 1.5 times their rated intensity depending on whether the machine is empty or loaded.
- the GFCI will trip at ⁇ t.
- each gear motor is mounted as a pendulum, that is to say that the slow shaft of the gearbox is mounted on one or more bearings or bearings 21 and 22; the bearings 21 and 22 are also attached to the guiding structure of the machine.
- the casing of the gearbox is locked in rotation by at least one axis or a strainer with strain gauge 23. This gauge 23 is used to measure the torque induced on the corresponding geared motor.
- this strain gage system on each geared motor offers the double advantage of being able to know the load on the machine, which is the sum of the load on each geared motor and to determine a setpoint which stops the machine in the case where a excessively large charge difference in a given time remains.
- the comparator housing comprising as many operational amps as there are gauges, will control the power supply cutoff in accordance with the predetermined ⁇ load and ⁇ time settings.
- This third improvement can be mounted alone or in second safety with the differential current circuit breaker
- power supply brakes 10 are supplied independently by a battery-backed system.
- a battery-backed system In the event of a break in the main power supply, it is always possible to descend by gravity by opening the brakes with lack of current. The descent speed is then regulated by the centrifugal brakes present on each geared motor unit.
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Abstract
L'invention concerne un système d'entraînement comportant un moteur (9) et un réducteur (4) caractérisé en ce que l'on a inséré entre le moteur et le réducteur une roue libre (6, 7) et un frein centrifuge (5), le frein centrifuge étant accouplé directement à un arbre rapide (11) du réducteur, le moteur entraînant une des deux parties tournantes de la roue libre suivant un sens de rotation.
Description
SYSTEME D'ENTRAINEMENT PIGNON CREMAILLERE POUR
MULTI MATS
L'invention concerne des plates-formes autoélévatrices, ascenseurs, monte matériaux mus par un entraînement pignon crémaillère guidé le long d'un ou plusieurs mâts que nous appellerons pour simplifier machines à déplacement vertical.
L'invention a pour but de proposer des perfectionnements dans le système d'entraînement, principalement pour réduire les efforts extrêmes en cas d'avarie et aussi pour améliorer sensiblement la sécurité.
Selon un premier aspect de l'invention, on insère entre chaque moteur et chaque réducteur un ensemble frein centrifuge/roue libre situé dans une cloche d'accouplement 8. L'ordre dans la chaîne cinématique - (voir figure 1 ) - en partant du pignon de la crémaillère 1 est le suivant : Arbre lent du réducteur 3, un ou plusieurs étages de réduction 4, frein centrifuge 5, partie entraînée de la roue libre 6, partie entraînante de la roue libre 7, rotor moteur 9, frein à manque de courant bloquant le rotor sur le stator 10 (Figure 1 ).
Lorsque le motoréducteur tourne dans le sens de la montée (flèche 30), le moteur fait tourner une partie de la roue libre qui entraîne l'autre partie solidaire 8 du frein centrifuge et du réducteur. On peut dire que l'accouplement roue libre est embrayé ou engrainé.
Lorsque la machine solidaire de la cloche d'accouplement 8 est arrêtée, cette dernière a tendance à faire tourner le réducteur dans le sens de la descente, inverse de la flèche 30 ; mais celui-ci est bloqué par le frein du moteur couplé au réducteur par la roue libre.
Lorsque la machine descend, cette dernière entraîne le réducteur qui est freiné par le moteur, lequel travaille en générateur. La roue libre est bien sûr engrainée. Par contre, si la machine se pose sur un obstacle, figuré par une cale 32 ou sur le sol, le ou les réducteurs arrêtent de tourner alors que le ou les moteurs continuent à tourner.
On obtient le même résultat et le même degré de sécurité en insérant la roue libre 6, 7 entre le moteur 9 et le réducteur 4 et en accouplant le frein centrifuge 5 à un deuxième arbre rapide 1 1 du réducteur (Figure 1 bis).
Dans un entraînement rigide classique, si la machine rencontre un obstacle dans sa course en descente, elle exerce sur ce dernier une force égale à son poids propre + une force égale à au moins 2 fois son poids propre à capacité de charge maxi, puisque un moteur en situation de blocage délivre un couple double de son couple nominal.
Ainsi à titre d'exemple, une machine pesant 1000 kg de poids propre et capable de transporter 1000 kg de charge utile exercera sur un obstacle en descente une force comprise entre 1000 et 2000 kg suivant qu'elle n'est pas ou qu'elle est chargée, si le ou les motoréducteurs sont équipés de roue libre, et une force comprise entre 5000 et 6000 kg s'ils n'en sont pas équipés.
Pour aider à la compréhension du système, on peut donner cette image.
Un accouplement rigide est comparable à une machine qui serait entraînée par un groupe moteur et reliée à ce dernier par une barre rigide.
Un accouplement avec roue libre est comparable à une machine qui serait entraînée par un groupe moteur et suspendue à ce dernier par un câble souple. En descente si la machine rencontre un obstacle, le câble se détend. La roue libre correspond à un câble de longueur infinie, mais qui ne s'emmêle jamais et ne prend pas de mou.
Cette technique associée à l'utilisation de plusieurs machines devant travailler ensemble, c'est-à-dire à la même vitesse, sur des mâts différents ou non apporte un perfectionnement important. En effet, imaginons une machine portée par 2 mâts situés de part et d'autre (figure 6). Dans la solution entraînement rigide, il faut, soit mettre un arbre de synchronisation mécanique, ce qui n'est pas toujours possible ou aisé, notamment si l'entraxe des mâts est variable, ou si les mâts sont répartis sur les contours d'une paroi connexe ou concave soit dimensionner le système de guidage et de sustentation de telle manière que, en cas de blocage du système d'entraînement d'un côté, la structure soit capable de reprendre la moitié du poids propre et de la charge utile + 2 fois cette valeur, c'est-à-dire une fois et demie les masses totales en mouvement prévues pour être levées par deux mâts.
Dans la solution de l'invention, il suffit que la structure résiste à un déséquilibre de la moitié des masses en mouvement, ce qui est trois fois moins que dans la solution classique.
Imaginons une machine bimât de 1000 kg de poids propre et de 1000 kg de capacité de charge, soit 2000 kg en tout ou 1000 kg par mât. Chaque système d'entraînement est donc dimensionné pour lever 1000 kg
En cas de blocage d'un motoréducteur en descente, dans la solution classique, l'autre motoréducteur poussera vers le bas de 2000 kg force à laquelle il faut rajouter la moitié des masses en mouvement, c'est-à-dire 1000 kg, soit une force vers le bas de 3000 kg.
Dans la solution de l'invention, l'autre moteur tournera dans le vide, ne créant aucune poussée vers le bas. La force totale que doit être capable de reprendre la structure sera la moitié des masses en mouvement soit 1000 kg.
De plus, dans la solution classique, le motoréducteur bloqué doit être capable de reprendre une force totale extrême de 4000 kg alors que dans la solution de l'invention, une capacité extrême de 2000 kg est suffisante.
Enfin, si l'on utilise un arbre de synchronisation mécanique, dans la solution classique, il devra être capable de reprendre un couple généré par la force de 3000 kg alors que dans la solution de l'invention, le couple généré par une force maximum de 1000 kg sera à prendre en compte pour le dimensionnement.
Cette invention s'applique aussi pour un nombre supérieur de machines travaillant ensemble sur plusieurs mâts. Elle est particulièrement intéressante dans le cas de plates-formes de forme sensiblement carrée ou circulaire.
Dans un premier cas, imaginons 4 mâts situés chacun à l'angle d'un carré qui serait une machine. Si l'un des systèmes d'entraînement ne retient plus la charge, cette dernière est reprise par les 2 mâts situés sur l'autre diagonale, le dernier mât servant à maintenir l'équilibre. Les 4 systèmes d'entraînement travaillent, pour donner une image, comme les 4 élingues de levage qui seraient accrochées aux 4 coins d'une charge sensiblement carrée. Si une des 4 élingues se détend, la charge est automatiquement reprise par les 2 élingues de l'autre diagonale.
Dans un deuxième cas, c'est-à-dire celui d'une plate-forme circulaire, travaillant autour d'une pile de pont ou d'une cheminée, l'avantage procuré
par l'invention est aussi intéressant. La comparaison avec la façon de travailler d'une élingue à 4 brins s'applique de la même manière à ce cas.
Selon un deuxième aspect de l'invention, on associe à la commande des différents motoréducteurs équipés de roue libre un système électrique qui mesure la différence d'intensité entre les différents moteurs.
Chacun sait que lorsqu'un moteur triphasé est équilibré, l'intensité sur chaque phase est sensiblement égale. Prenons comme exemple, une machine équipée de deux moteurs entraînant deux réducteurs par l'intermédiaire de deux roues libres (Figure 2). Si l'on fait passer la phase L3 16 du moteur M1 17 et les phases L1 18 et L2 19 du moteur M2 20 dans un torre 12, un courant ne sera induit dans ce dernier que s'il existe un déséquilibre entre les trois phases. Il suffit de déterminer la différence maximum acceptable dans un temps donné et de faire en sorte qu'un disjoncteur différentiel 13 associé au torre disjoncte au-delà de ces deux valeurs Δi et Δ t prédéterminées, ou d'une intégrale Δi pendant un temps Δt. Il coupera alors l'alimentation de la bobine 14 du contacteur KM1 15. La figure 2bis représente le schéma de principe pour six moteurs
Voyons maintenant comment va réagir le système dans les différents cas : En montée si un motoréducteur associé à un moteur est bloqué, ce moteur consommera six fois son intensité nominale, alors que les deux autres ne consommerons au maximum que 1.5 fois leur intensité nominale, car ils ne seront pas empêchés de monter du fait qu'une roue libre est insérée entre le moteur bloqué et son réducteur. Le disjoncteur différentiel disjonctera à Δt.
En montée, si un motoréducteur associé à un moteur tourne dans le vide (roue de réducteur cassée, clavette inopérante, roue libre endommagée), l'intensité absorbée sera de l'ordre de 0.3 fois son intensité nominale, alors que les deux autres consommeront entre 0.75 et 1.5 fois leur intensité nominale suivant que la machine est à vide ou en charge. Le disjoncteur différentiel disjonctera à Δt.
En descente, si un motoréducteur associé à un moteur est bloqué. Ce moteur consommera six fois son intensité nominale dans le sens entraînant alors que les deux autres ne consommeront au maximum que 1.5 fois leur
intensité nominale et en plus, dans le sens freinant. Le disjoncteur différentiel disjonctera à Δt.
Si un moteur tourne dans le vide, ce moteur consommera environ 0.3 fois son intensité nominale alors que les deux autres ne consommeront au maximum que 1.5 fois leur intensité nominale et en plus dans le sens freinant. Le disjoncteur différentiel disjonctera à Δt.
En montée, après un freinage en descente, si un des moteurs freine sensiblement moins que l'autre, il sera peu chargé au moment du redémarrage, alors que l'autre reprendra toute la charge. Si Δt est suffisamment court, le disjoncteur différentiel disjonctera. Cela signifiera qu'un réglage de frein est nécessaire.
Selon un troisième aspect de l'invention, (Figure 3.) on monte chaque motoréducteur en pendulaire, c'est-à-dire que l'arbre lent du réducteur est monté sur un ou plusieurs roulements ou paliers 21 et 22 ; les paliers 21 et 22 sont par ailleurs fixés à la structure guidante de la machine. La carcasse du réducteur est bloquée en rotation par au moins un axe ou un appui peseur à jauge de contrainte 23. Cette jauge 23 permet de mesurer le couple induit sur le motoréducteur correspondant.
En marche normale, la charge se répartit également sur l'ensemble des réducteurs entraînant.
La mise en œuvre de ce système de jauge de contrainte sur chaque motoréducteur offre le double avantage de pouvoir connaître la charge sur la machine, qui est la somme des charge sur chaque motoréducteur et de déterminer une consigne qui arrête la machine dans le cas où une différence de charge trop importante dans un temps donné subsiste. Le boîtier comparateur, comportant autant d'amplis opérationnels qu'il y a de jauges, commandera la coupure de l'alimentation conformément aux consignes Δcharge et Δ temps prédéterminées.
Ce troisième perfectionnement peut être monté seul ou en deuxième sécurité avec le disjoncteur d'intensité différentielle
Selon un quatrième aspect de l'invention, on alimente indépendamment par un système secouru par batteries des freins 10 à manque de courant. Ainsi en cas de coupure de l'alimentation électrique principale, il est toujours possible de redescendre par gravité en ouvrant les
freins à manque de courant. La vitesse de descente est alors régulée par les freins centrifuges présents sur chaque groupe motoréducteur.
Références sur les figures : Figure 1 :
1- Pignon
2- Crémaillère
3- Arbre lent
4- Étages de réduction
5- Frein centrifuge
6- Partie entraînée de la roue libre
7- Partie entraînante de la roue libre
8- Cloche d'accouplement
9- Rotor moteur
10- Frein moteur à manque de courant
30- Sens de la montée
31 - Sens de la descente
32- Obstacle empêchant la descente
Figure 1 bis
11- Pignon
12- Crémaillère
13- Arbre lent réducteur
14- Réducteur
15- Frein centrifuge
16- Partie entraînée de la roue libre
17- Partie entraînante de la roue libre
18- Cloche d'accouplement
19- Rotor moteur
20- Frein moteur à manque de courant
21- 2èmΘ arbre rapide
Figure 2
12- Tore
13- Disjoncteur différentiel
14- Bobine contacteur alimentation moteur
15- Contacts du contacteur alimentation moteur
16- Phase L3
17- Moteur 1 18- Phase L2
19- Phase L1
20- Moteur 2
Figure 3 22- Pignon
23- Crémaillère
24- Arbre lent
25- Etage de réduction
26- Frein centrifuge 27- Partie entraînée de la roue libre
28- Partie entraînante de la roue libre
29- Cloche d'accouplement
30- Rotor moteur
31- Frein moteur à manque de courant 21 - Roulement
22- Roulement
23- Système de pesage
Figure 4 32- Pignon
33- Crémaillère
34- Arbre lent
35- Étages de réduction
36- Frein centrifuge 37- Partie entraînée de la roue libre
38- Partie entraînante de la roue libre
39- Cloche d'accouplement
40- Rotor moteur
41- Frein moteur à manque de courant
Figure 5
34- Guide vertical muni d'une crémaillère
35- Cheminée ou pilier de pont
36- Plateau 37- Motoréducteur muni de roue libre
Figure 6
34- Guide vertical
37- Motoréducteurs munis de roues libres 38- Machine
39- Chaîne de synchronisation
Figure 7 39- 4 élingues 40- 4 crochets aux coins de la charge
41 - Crochet de levage central
42- Diagonale
Claims
1. Système d'entraînement comportant un moteur (9) et un réducteur (4) caractérisé en ce que l'on a inséré entre le moteur et le réducteur une roue libre (6, 7) et un frein centrifuge (5), le frein centrifuge étant accouplé directement à un arbre rapide (1 1 ) du réducteur, le moteur entraînant une des deux parties tournantes de la roue libre suivant un sens de rotation.
2. Système d'entraînement suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la roue libre est disposée entre le moteur et le réducteur et que le frein centrifuge est disposé sur un deuxième arbre rapide du réducteur.
3. Système d'entraînement suivant l'une des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait que plusieurs motoréducteurs engrainent sur une même crémaillère (2) (figure 4)
4. Système d'entraînement suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que plusieurs motoréducteurs engrainés sur plusieurs crémaillères parallèles entraînent une même machine particulièrement de forme carrée ou circulaire, (figure 5)
5. Système d'entraînement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait que plusieurs machines circulant ensemble sur plusieurs mâts sont synchronisées par des roues et chaînes (39) ou des arbres et pignons faisant passer un couple environ 3 fois inférieur à celui nécessaire dans un système sans roue libre.
6. Système d'entraînement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mesurer des différences de consommation électrique entre différents moteurs par un système d'un ou plusieurs torres, associés à autant de disjoncteurs différentiels, qui coupent l'alimentation en cas de dépassements de seuil de sécurité, ces dépassements étant déterminés en pourcentage de différence d'intensité durant un temps donné.
7. Système d'entraînement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mesurer le couple généré par la charge sur chaque motoréducteur monté en pendulaire à l'aide de jauges de contrainte, afin de mesurer la charge globale sur la machine et de faire arrêter la machine en cas de différences dépassant pendant un temps donné des seuils prédéterminés de sécurité.
8. Système d'entraînement suivant l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte, en cas de coupure de l'alimentation électrique, une batterie, associée ou non à un onduleur pour ouvrir simultanément l'ensemble des freins à manque de courant afin de redescendre par gravité, la vitesse étant régulée par des freins centrifuges présents sur chaque motoréducteur.
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