Pont roulant

Il est constitué :

• D'une structure horizontale en acier, composée de poutres ou de caissons (assemblages de plaques d’acier)
• De palans à câble ou à chaîne ; ils permettent d'enrouler le ou les câbles ou la chaine de levage. Le palan peut être déposé ou suspendu sur un chariot qui se déplace sur la structure horizontale. Le palan est munis d'une moufle (ensemble de poulie avec le crochet de levage) reprenant les accessoires de levage à l'extrémité basse du câble ou de la chaîne.
• De sommiers suspendus ou posés, qui constituent le système de roues motorisées assurant le déplacement de la structure horizontale sur les voies de roulement. Les sommiers sont équipés de galets (roues) assurant le déplaçant sur l'une et l'autre des voies de roulement.

Chaque axe de déplacement peut être manuel ou motorisé électriquement. À l'extrémité du câble, est monté le crochet de levage, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un moufle équipé de poulies.

Le pont roulant diffère de la grue, du portique, du semi-portique, de la potence et du monorail principalement par sa conception.

Les ponts roulants sont installés en hauteur et circulent sur des rails fixés sur des poutres de roulement en acier ou béton et même en bois.

Les axes de déplacement principaux sont appelés :

1. Levage : axe vertical ; levage ou descente de la charge dû à un mouvement du palan;
2. Direction : axe transversal ; généré par un déplacement du chariot ;
3. Translation : axe des voies de roulement (plus grande distance) correspondant à un mouvement d'ensemble du pont ;

Sur les ponts plus spécialisés, on peut trouver des mouvements complémentaires comme la rotation ou le basculement.

La hauteur de levage désigne la distance verticale mesurée entre le sol et le crochet de levage lorsqu’il atteint sa position maximale. Cette mesure est essentielle pour s’assurer que l’équipement peut accomplir les opérations prévues.

La largeur d’un pont roulant est désignée sous le terme de portée. Sur le plan structural, la portée correspond à la distance mesurée entre les axes des deux rails de roulement. Cette dimension constitue un paramètre fondamental pour le dimensionnement des poutres principales, la sélection des sommiers ainsi que la configuration globale du pont roulant.

Traditionnellement, les ponts roulants sont équipés de moteurs à deux vitesses pour chacun des trois axes de déplacement. Cependant, l’intégration de variateurs de fréquence (VFD) devient de plus en plus courante dans l’industrie. Ces systèmes permettent d’obtenir une plage de vitesse plus large, d’améliorer la précision des mouvements et de réduire l’usure mécanique, particulièrement sur les freins, puisqu’ils limitent les sollicitations associées aux arrêts et démarrages brusques.

Les classes d’utilisation d’un pont roulant permettent de déterminer son niveau de sollicitation mécanique, sa fréquence d’opération et la proportion de charges manipulées. La norme ISO 4301‑1 définit huit classes, de M1 (service léger et occasionnel) à M8 (service très intensif et continu). En Europe, la classification FEM utilise des groupes tels que 1Am à 4m, basés sur le spectre de charge et le nombre total de cycles prévus. En Amérique du Nord, la norme CMAA 70 et 74 classe les appareils de Classe A (service très léger) à Classe F (service lourd continu). Ces systèmes de classification servent à choisir un pont roulant conforme aux exigences d’usage, de durabilité et de maintenance.

La charge maximale d'utilisation (CMU) est mentionnée sur la structure du pont en kN ou kg (kilogramme) (10 kN correspondent à 1 tonne),

La conduite de l'engin se fait par télécommande ou commande filaire. Certains possèdent une cabine de conduite, mais ils peuvent également être pilotés depuis le sol par une télécommande.

L’opération d’un pont roulant nécessite habituellement une formation complète, incluant à la fois des notions théoriques et des exercices pratiques. Il est important de noter que les exigences réglementaires entourant cette formation diffèrent selon les pays et les juridictions.

Dans un système semi‑automatisé, l’opérateur peut lancer des séquences préprogrammées, comme des déplacements répétitifs entre deux points, des positionnements précis ou des cycles de levage standardisés. Le pont roulant exécute alors ces tâches automatiquement, mais l’opérateur garde la responsabilité de surveiller l’environnement, de prendre des décisions en temps réel et de reprendre le contrôle si nécessaire.

Tandis que les ponts roulants entièrement automatisés ne nécessitent pas la présence d’un opérateur à proximité immédiate. Leur fonctionnement est supervisé et contrôlé depuis une salle de contrôle centralisée, laquelle peut se trouver à une distance considérable, selon la configuration de l’usine ou du site industriel. Dans ce type d’installation, un système de surveillance vidéo intégrant des caméras industrielles et des moniteurs assure une visibilité complète des opérations, permettant une intervention humaine uniquement lorsque cela est requis. Il est important de souligner que les zones automatisées sont protégées par des systèmes de sécurité avancés, empêchant toute présence humaine lorsque le pont roulant est en mode automatique, afin d’éliminer les risques de collision ou d’écrasement.

Il peut y avoir plusieurs ponts dans une même voie de roulement, chacun d'eux est alors protégé par un système anti-collision.

Pour répondre aux exigences de productivité dans les usines, les halls ou les ports, les ponts roulants doivent être en mesure d’effectuer rapidement des déplacements de grande précision. Au-delà du simple positionnement du chariot du pont roulant au-dessus de la cible souhaitée, la principale difficulté rencontrée pour un tel déplacement est de maîtriser le balancement de la charge. De telles oscillations compromettent en effet la sécurité des opérateurs travaillant à proximité et risquent également d’endommager les pièces déplacées et leur environnement. De plus, l’existence de ces oscillations entraîne une perte de temps non négligeable qui peut avoir des répercussions économiques.

C’est pour répondre à ce problème que différentes méthodes de commande anti-ballant sont mises en place sur les ponts roulant. Il en existe essentiellement quatre :

1. L'anti-ballant mécanique empêche les oscillations grâce à la présence de câbles attachés à la charge^[1] ;
2. L'anti-ballant est effectué manuellement par un opérateur ;
3. L'anti-ballant actif : il s’agit d’un asservissement en boucle fermée sur la position angulaire de la charge et sur la position du chariot dans l’espace. Le principe consiste à prendre en compte la réponse du système mesurée en temps réel par des capteurs pour générer la consigne de commande^[1] ;
4. À l'inverse de l’anti-ballant actif, la mise en place d’un anti-ballant passif ne nécessite pas de mesures particulières. Cette stratégie de commande est basée sur une étude théorique qui détermine les caractéristiques que la commande doit vérifier pour annuler les oscillations. Cette méthode ne permet pas de prendre en compte d’éventuelles perturbations (exemple : coup de vent en milieu extérieur)^[1].

Le pont roulant est constitué d'une ou deux poutres longitudinales reposant à chaque extrémité sur un chariot appelé sommier équipé de roues se déplaçant sur un rail. On trouve exceptionnellement des ponts à trois ou quatre poutres, comme dans les aciéries où de tels engins sont capables de lever plusieurs centaines de tonnes. Les poutres de grande dimension peuvent être « habitables » c'est-à-dire que le personnel peut y pénétrer et qu'elles contiennent des équipements de commande.

Selon la charge, chaque sommier peut reposer sur deux galets ou deux bogies de deux galets. Certains ponts ont deux sommiers à deux galets par côté (un par poutre) reliés par une biellette. Si les galets porteurs n'ont pas de joues, deux paires de galets horizontaux assurent le guidage du pont côté file guideuse. Des dispositifs anti-déraillement ou anti-envol peuvent être ajoutés. Ces derniers peuvent prévenir un déraillement, notamment du chariot en cas de rupture dans la chaîne de levage ou en cas de séisme.

Les ponts roulants sont utilisés pour les manutentions dans les parcs à matières premières, à produits finis (parcs à fers) dans les gros halls de stockage (déchargements de péniches ou de wagons, rechargements de camions). On utilise des ponts roulants, parfois associés par deux, dans le cadre de différentes phases d'élaboration de pièces mécaniques par exemple pour le forgeage de pièces d'acier de grande dimension. Ils peuvent être équipés d'un manipulateur, par exemple: de pinces, de godets, de grappins, d'électroaimants, de bras manipulateurs ou des ventouses

Ils fonctionnent à l'énergie électrique.

Il existe pour les industries lourdes de très gros modèles capables de lever des charges de plusieurs centaines de tonnes telles que les poches de fonte ou d'acier liquide dans les aciéries.