Tolérances, déformations et cotes de dégagement dans les installations de stockage avec transstockeur selon la FEM 9.831

Dans un magasin automatisé à grande hauteur, chaque composant du système — dalle, rails, rayonnages, palettes, transstockeur — présente des tolérances de fabrication et des déformations élastiques. Ces écarts, pris séparément, sont souvent de quelques millimètres. Mais cumulés dans la même direction, ils peuvent bloquer l’introduction des fourches ou provoquer des chocs contre les lisses. La FEM 9.831 propose une méthode rigoureuse pour quantifier chacun de ces facteurs, les combiner et en déduire les cotes de dégagement minimales à respecter dans la conception du magasin.

Note de source : FEM 9.831 — Bases de calcul pour les transstockeurs : tolérances, déformations et cotes de dégagement dans les installations de stockage lourd avec transstockeur — Section IX, Fédération Européenne de la Manutention (FEM), février 1995.

Ce que vous allez apprendre

• Quels sont les huit composants du système qui contribuent aux cotes de dégagement
• Comment quantifier les tolérances de la dalle, des rails et du rayonnage
• Quelles déformations du transstockeur (mât, chariot, fourches) entrent dans le calcul
• Comment définir les cotes d’entrée, les cotes d’alvéoles et les cotes d’allée
• Comment mener le calcul de contrôle par la méthode du cas le plus défavorable

Objectif et domaine d’application

La FEM 9.831 s’applique aux magasins automatisés équipés de transstockeurs se déplaçant sur un rail au sol, guidés par un rail supérieur, munis d’un dispositif de préhension mécanique — typiquement une fourche télescopique — et adaptés à la manutention de palettes ou de supports similaires.

L’objectif de la recommandation est double : des cotes de dégagement trop faibles compromettent la sécurité de fonctionnement du magasin ; des cotes trop importantes entraînent une perte de volume de stockage utile. Le document fournit les outils pour trouver le juste équilibre, en tenant compte de tous les facteurs d’influence propres à chaque installation.

Les cotes de dégagement définitives ne peuvent être arrêtées qu’après avoir fixé le choix de tous les fournisseurs des composants du système. Le document insiste sur ce point : les valeurs numériques citées en exemple ont uniquement valeur d’illustration pour mettre en évidence les effets sur le système global.

Les huit grands facteurs d’influence

La FEM 9.831 décompose les facteurs d’influence en huit catégories, correspondant aux composants successifs de l’installation.

La dalle

La dalle constitue le support de l’ensemble du système. Sa planéité conditionne directement l’aplomb du mât du transstockeur. Les déformations dues aux charges stockées, aux variations thermiques et aux tassements différentiels sont des grandeurs d’influence que le document FEM 9.831 reconnaît mais pour lesquelles il ne peut pas fournir de valeurs numériques générales : elles dépendent trop des conditions locales et doivent être déterminées au cas par cas.

Le rail de roulement

Le rail de roulement au sol influe sur la trajectoire du transstockeur en direction X (translation) et sur sa verticalité en direction Y. La rectitude du rail en plan horizontal (tolérance T25), la tolérance de hauteur (T27) et la précision de mise en place des index de positionnement en X (T28) font partie des paramètres à chiffrer. La déformation élastique du rail sous charge (V17) doit également être prise en compte.

Le rail de guidage supérieur

Le rail de guidage supérieur assure la stabilité latérale du mât. Sa position par rapport à l’axe théorique du système (T26) et sa déformation sous la poussée des fourches en charge (V16) contribuent aux cotes de dégagement en direction Z (profondeur d’alvéole).

Les unités de charge et leurs supports

Pour les palettes EUR normalisées (800 × 1200 mm), les tolérances de fabrication sont définies par les normes correspondantes. En pratique, il faut tenir compte de la contraction due au dessèchement du bois ainsi que de la déformation élastique et plastique des palettes chargées pendant la durée de stockage. La FEM 9.831 indique qu’à défaut d’indications spécifiques, on peut admettre jusqu’à 6 mm de flèche de la palette dans la zone du dispositif de préhension, par rapport au bord supérieur de la lisse, pour des palettes EUR en bon état supportant 1 000 kg sur 900 mm d’écartement entre lisses.

Les cotes réelles des passages de fourche méritent une attention particulière, car les fourches pour charges élevées ont des cotes d’entrée très réduites. Les tolérances admissibles des cotes d’entrées des palettes EUR chargées sont quantifiées dans le document.

Le contrôle du gabarit

Lorsqu’une unité de charge est contrôlée à l’aide de cellules photo-électriques, la précision de mesure est de ± 5 mm. Cette valeur peut différer selon la méthode de contrôle retenue. Le contrôle du gabarit est indispensable pour les transstockeurs à commande automatique ; il est superflu en cas de commande manuelle.

Le poste de mise en attente

Au poste de mise en attente (centrage en entrée de stockage), l’unité de charge doit se présenter avec une tolérance de ± 5 mm par rapport à sa position théorique en direction X et Z. Avec des installations de transport automatiques munies de butées fixes de fin de course, la tolérance de mise en attente en direction X peut être ramenée à ± 2 mm.

Le transstockeur

Le transstockeur est le composant dont les contributions aux cotes de dégagement sont les plus nombreuses et les plus diverses. La FEM 9.831 les répartit en plusieurs groupes.

Les tolérances système comprennent les jeux de guidage du chariot sur le mât, les déviations du dispositif de préhension par rapport à l’axe théorique, le jeu entre galets de guidage et rails, ainsi que l’usure mécanique progressive.

Les déformations élastiques surviennent lors de la prise et du dépôt des unités de charge : déformation du mât, du chariot de levage et des fourches sous l’effet des variations de charge (V5 à V13). Ces déformations sont particulièrement importantes pour les cotes d’entrée et les cotes de dégagement des alvéoles.

Les tolérances de positionnement dépendent du système de positionnement retenu (codage incrémental, détecteur inductif, barrière lumineuse), de la vitesse d’approche, du temps de déclenchement du frein, de l’approche unilatérale ou bilatérale des points d’arrêt, et des variations de friction dues à l’usure et à la température.

Les index de positionnement (cames, réflecteurs, drapeaux) doivent être placés avec une tolérance de ± 1 mm par rapport à leur position nominale, elle-même déterminée par les cotes effectives mesurées du rayonnage après montage.

En raison des différences considérables entre transstockeurs de différents fabricants au niveau dimensions, rigidité et caractéristiques de construction, le document FEM 9.831 ne fournit pas de valeurs numériques générales pour ces contributions. Le fabricant du transstockeur doit fournir les valeurs propres à son appareil pour chaque cas concret.

Le rayonnage

Le rayonnage contribue aux cotes de dégagement par ses tolérances de fabrication et de montage ainsi que par ses déformations sous charge. On distingue trois directions : X (translation), Y (hauteur) et Z (profondeur).

En direction X, la tolérance des montants face à face dans une allée (T30) et l’inclinaison due aux actions extérieures et aux charges stockées (V20) sont les paramètres principaux. En direction Y, la tolérance de niveau des lisses avant (T31), l’écart de niveau entre lisses avant et arrière (T32) et la tolérance de l’intervalle entre deux niveaux voisins (T33) déterminent la précision de positionnement vertical. En direction Z, la tolérance de position des obstacles arrière (T34), la tolérance de la butée arrière par rapport au montant avant (T35) et la déformation des rayonnages sous charge (V23) entrent dans le calcul des cotes de dégagement de profondeur.

Les trois types de cotes de dégagement

Cotes d’entrée

Les cotes d’entrée définissent les espaces libres minimaux nécessaires à l’introduction du dispositif de préhension dans le support de manutention. Elles sont exprimées dans les directions X, Y et Z, et tiennent compte de la tolérance de positionnement du transstockeur combinée aux tolérances du support de manutention et à la précision de mise en attente.

Cotes de dégagement des alvéoles

Les cotes de dégagement des alvéoles définissent les espaces libres minimaux entre l’unité de charge et les éléments fixes du rayonnage (lisses, montants, butées arrière) dans les trois directions. Elles doivent tenir compte de toutes les déformations élastiques du transstockeur et du rayonnage survenant lors de la prise et du dépôt des charges.

Cotes de dégagement d’allée

Les cotes de dégagement d’allée définissent les distances minimales en direction Z entre l’unité de charge et les obstacles latéraux de l’allée (bardages, tuyaux, structures internes). Ces cotes tiennent compte notamment des oscillations de flexion et de torsion du mât pendant la translation (V8, V13), qui déplacent la charge de façon alternée en direction Z.

Les obstacles particuliers à observer dès le stade du projet comprennent les installations de détection de fumées et d’extinction, les installations techniques (conduites, lampes, canaux), les espaces libres minimaux vis-à-vis des buses d’extinction, ainsi que les pièces en saillie (têtes de vis, fixations, capteurs).

Méthode du calcul de contrôle

Récapitulation des facteurs d’influence

Le document FEM 9.831 fournit un tableau de récapitulation (chapitre 6.1) listant tous les facteurs d’influence classés par composant, avec leur référence (T pour tolérance, V pour déformation) et la direction concernée. Ce tableau comprend une trentaine de paramètres couvrant les contributions de la charge (T1 à T3), du support de manutention (T6 à T9, V1), du transstockeur (T12 à T24, V5 à V13), des équipements d’allées (T25 à T29, V16 à V17) et des rayonnages (T30 à T36, V20 à V24).

Interdépendance des facteurs

Les facteurs d’influence ne s’appliquent pas tous simultanément ni dans le même sens. Certains sont indépendants, d’autres sont corrélés. La méthode du cas le plus défavorable consiste à sommer algébriquement tous les écarts dans leur sens défavorable. Elle donne la cote de dégagement maximale requise pour garantir le fonctionnement dans toutes les situations possibles.

Dans un cas précis, il est possible de s’écarter de cette méthode pour des raisons techniques et économiques — à condition que le système soit utilisable dans son ensemble et que des conventions claires soient établies entre les parties concernant les interfaces entre composants.

Exemple de calcul

Le document FEM 9.831 propose en annexe un exemple de calcul complet qui illustre la méthode sur un magasin concret. Cet exemple chiffre chaque contribution T et V pour un cas type, les combine dans un tableau de synthèse et en déduit les cotes de dégagement à retenir en direction X, Y et Z pour les alvéoles et l’allée. Les valeurs retenues pour les tolérances du transstockeur dans cet exemple n’ont valeur que d’illustration ; les valeurs réelles doivent être fournies par le fabricant.

Pour aller plus loin :
• Bases de calcul des transstockeurs : structures, charges et stabilité selon la FEM 9.311 — pour le dimensionnement structural des transstockeurs (classes H1/H2/H3, stabilité, tamponnement)
• Sécurité des minitransstockeurs automatiques : règles de conception et d’exploitation selon la FEM 9.754 — pour les exigences de sécurité des appareils de petite taille (h ≤ 12,50 m, Q ≤ 315 kg)

Référence : FEM 9.831 — Bases de calcul pour les transstockeurs : tolérances, déformations et cotes de dégagement dans les installations de stockage lourd avec transstockeur — Section IX, Fédération Européenne de la Manutention, février 1995