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CA 02553994 2006-07-25
Mémoire descrintif :
1- La présente invention sert à ajuster la pression de serrage d'un
manipulateur
préhensile hydraulique installé sur un chariot élévateur de conception
classique en
fonction du poids de la charge à soulever. Pour ce faire, trois pressions sont
lues en
continu sur le chariot élévateur soit : les deux pressions de chaque côté du
piston des
vérins d'inclinaison du mât et la pression des vérins de levage. Le système
calcule en
continu, par un procédé entièrement mécanique, une quatrième pression qui est
appliquée
à la fermeture du manipulateur. Le système est particulièrement bien adapté
pour la
manipulation des rouleaux de papier et peut être utilisé partout ou la
pression de serrage
doit être limitée en fonction du poids de la pièce à soulever.
2- Dans l'industrie, il existe présentement plusieurs produits remplissant la
même
tâche que celui qui est ici proposé. Les systèmes les plus anciens se
composent d'une
série de deux à trois régulateurs de pression manuels qui sont ajustés à des
pressions
prédéterminées et que l'opérateur sélectionne manuellement en fonction du
poids et de la
configuration de la charge à soulever. Le fonctionnement adéquat et la
sécurité
d'utilisation d'un tel dispositif repose entièrement sur l'appréciation et la
bonne volonté
de l'opérateur du chariot élévateur.
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Il existe aussi des systèmes électroniques qui utilisent seulement la pression
de
levage comme référence pour déterminer le poids de la charge. Ces systèmes
fonctionnent adéquatement malgré le fait que la pression de levage varie selon
la section
du mât dans laquelle on se trouve. Il en résulte que la pression de serrage
augmente au
moment de changer de section du mât, ce qui est parfois inacceptable. L'autre
désavantage se situe au niveau de l'alimentation électrique requise. Les
chariots
élévateurs électriques fonctionnent sur de tensions qui varient de 24V-96V et
ceux à
essence et diesel de 12V-24V. De coûteux circuits de régulation de courant
électrique
CC doivent être installés pour produire la tension d'alimentation requise pour
l'électronique. D'autres détails dont nous ne ferons pas étalage, compliquent
l'installation de tels systèmes.
Un autre manufacturier propose une balance qui se monte directement entre le
manipulateur et le mât du chariot élévateur. Cette configuration permet
d'éviter
l'augmentation de pression consécutive au changement de section de mât mais
oblige
toujours l'installation d'un régulateur de tension. De plus, il faut amener
l'alimentation
électrique jusqu'à la partie mobile du mât de levage avec tous les coûts et
les
modifications que cela implique.
3- Le système Clamp-Matic sur lequel la présente demande de brevet porte est
entièrement mécanique et ne nécessite aucun contrôle électronique pour régler
la pression
de serrage. De plus, l'utilisation de trois pressions au lieu d'une seule nous
permet de
réduire au minimum l'impact de l'augmentation de pression de levage dû au
changement
de section de mât.
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4- Liste des dessins :
1- Vue générale en écorché présentant l'ensemble des balances, les
ajustements et les micro-vérins.
2- Vue d'élévation du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les
valves.
3- Vue de plan du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
4- Vue de profil du bloc hydraulique contenant tous les vérins et les valves.
5- Vue de plan du bloc complet fermé montrant la position et la direction
d'un plan de coupe.
6- Vue en coupe selon le plan A-A de la figure 5.
7- Vue d'élévation du bloc complet fermé montrant la position et la direction
de deux plans de coupe.
8- Vue en coupe selon le plan B-B de la figure 7.
9- Vue en coupe selon le plan C-C de la figure 7.
10- Détail d'un ajustement.
1 1- Détail d'une balance.
12- Détail d'un micro-vérin.
13- Schéma hydraulique.
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Détails du système :
La partie contrôle de l'appareil se compose de quatre balances (11,12,13,14)
qui sont
mises sous charge par quatre micro-vérins (3,4,5,6). La première balance (11)
est
chargée par les micro-vérins (3,4) qui viennent se connecter de part et
d'autre des pistons
des vérins d'inclinaison du mât (36) sur le chariot élévateur. L'ajustement
qui règle la
position de l'axe de la première balance (15) doit être positionné de telle
façon que pour
une pression quelconque appliquée d'un côté ou l'autre du piston du vérin
d'inclinaison
(36) la balance (11) demeure en constant équilibre pourvu qu'il n'y ait pas de
force
extérieure d'appliquée sur la tige du vérin d'inclinaison (36). A partir du
moment ou une
force extérieure vient mettre la tige du vérin d'inclinaison sous tension, une
force
résiduelle non nulle vient briser l'équilibre de la balance (11) et le micro-
vérin (4)
cherche à se soulever.
L'ajustement qui règle la position de l'axe de la deuixième balance (16) doit
être
positionné de telle façon que pour une charge quelconque manipulée avec le
chariot
élévateur le surplus de force disponible au micro-vérin (4) soit compensé par
la force
produite par la pression de levage au micro-vérin (5). Sur toute la course de
la première
section du mât de levage, la balance (12) devrait êtire en équilibre. Avec
l'ajustement
ainsi fait, la balance (13) est flottante et n'affecte pas le fonctionnement
de la balance
(14).
Sur toute la course de la première section du mât, seule la pression du vérin
de levage
(37) a une influence sur la force de serrage. L'ajustement (18) qui règle la
position de
l'axe de la quatrième balance doit être positionné en fonction du taux
d'augmentation de
la force de serrage désiré en proportion du poids de la charge manipulée.
Toute la force
appliquée sur la balance (14) par le micro-vérin (6) est transférée à la
soupape de
décharge (7) selon la proportion réglée sur l'ajustenient (18). Aussitôt que
la deuxième
section du mât de levage est atteinte, la pression augmente dans le circuit de
levage (37)
et cause un déséquilibre dans la balance (12). Une force résiduelle
proportionnelle à la
variation de pression entre les sections de levage du bas et supérieure
devient disponible
au-dessus du vérin (5). Une proportion définie par l'ajustement de position
(17) de l'axe
de la balance (13) vient se soustraire à la force générée par le micro-vérin
(6) de façon à
minimiser l'impact du changement de section de mât sur la pression d'ouverture
de la
soupape de décharge (7). L'ajustement (17) peut être ajusté pour canceller
plus de 100%
l'augmentation de pression.
En ce qui a trait à la section puissance de l'appareil, un régulateur de
pression piloté de
haut débit (8) contrôle la pression maximale de serrage du vérin du
manipulateur (38).
La pression du pilote du régulateur (8) est gérée par la soupape de décharge
(7) dont il a
été question plus haut. Le régulateur (8) est connecté en parallèle avec un
clapet anti-
retour (9) qui permet la circulation du fluide hydraulique en sens inverse au
moment de
l'ouverture du manipulateur (38). Pour permettre des réajustements de pression
et pour
permettre au système de toujours appliquer la même force sur la charge
manipulée
advenant une déformation de cette dernière, un clapet piloté (10) dont
l'ouverture se
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produit aussitôt qu'il détecte une pression suffisante dans le circuit qui
commande la
fermeture du manipulateur (38), permet au vérin du manipulateur (38) de se
fermer
librement en rendant possible le retour du fluide hydraulique au réservoir
sans devoir
manipuler la valve manuelle qui se trouve dans l'unité de commande hydraulique
du
chariot élévateur (33).
L'appareil comprend aussi une réserve d'énergie sous la forme d'un
accumulateur de
pression hydraulique (34). Cette réserve d'énergie permet des réajustements de
pression
à la hausse sans que l'opérateur ait à actionner les valves qui se trouvent
dans l'unité de
commande hydraulique du chariot élévateur (33). Advenant que le chariot
élévateur
passe sur une bosse, une accélération verticale vient s'additionner à
l'accélération
gravitationnelle et augmente momentanément le poids de la masse manipulée, ce
qui
entraîne une réponse automatique et proportionnelle du système qui hausse la
pression
pour ne pas que la pièce transportée ne glisse du manipulateur. Finalement,
l'appareil est
équipé d'un manomètre (35) qui permet à l'opérateur de voir quelle est la
pression de
serrage appliquée.
Les ajustements (15,16,17,18) des balances (11,12,13,14) se composent d'un
chariot (19)
qui vient glisser dans une entaille coupée à même le couvercle (2). Ce petit
chariot est
équipé de deux roulements à aiguilles (20) montés sur un axe trempé (21) de
façon à
réduire la friction au minimum. Le chariot peut être déplacé à l'aide de la
vis (22) dont la
tête est prise en serre entre les deux rondelles coniques (23). Le tout est
maintenu en
place par la douille filetée (24) qui est elle-même collée au couvercle (2).
La rondelle
(25) et la vis (26) viennent fermer hermétiquement le tout.
Les balances (11,12,13,14) se composent typiquement d'un balancier (27) qui
est retenu
latéralement dans le couvercle (2) à l'intérieur d'une rainure prévue à cet
effet et
longitudinalement à l'aide d'encoches dans lesquelles viennent se loger les
roulements à
aiguilles (20). Les roulements latéraux (20) sont maintenus sur les balanciers
à l'aide
d'une tige trempé (28). Un ou deux autres roulements à aiguilles (29)
perinettent aux
balances de bouger les unes relativement aux autres avec un minimum de
friction. Les
roulements (29) tournent autour des axes trempés (30).
Les micro-vérins (3,4,5,6) se composent de deux pièces seulement : le piston
(31) et le
cylindre (32). II n'y a pas de joint d'étanchéité. Seul l'ajustement très
précis des deux
pièces prévient un coulage excessif. L'utilisation d''un joins d'étanchéité
aurait causé
trop de friction et aurait nuit à la précision du système de contrôle de
pression.
