ES2225981T3 - Sistema de control para cuchara de cables. - Google Patents
Sistema de control para cuchara de cables.Info
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Abstract
Un sistema de control para una cuchara de cables, estando diseñada la cuchara (5) de cables para la elevación y el traslado de materiales y estando destinada a ser suspendida de un carro de elevación (2) que puede trasladarse a lo largo de una viga principal (1) y comprendiendo el sistema de control un mecanismo de elevación (6, 7) para hacer subir y bajar la cuchara (5) de cables, comprendiendo el mecanismo de elevación un tambor de elevación (12, 13) accionado por motor y cables de elevación (18, 19) asegurados a la cuchara (5) de cables y estando el tambor de elevación (12, 13) destinado a enrollar y soltar los cables de elevación, un mecanismo de cierre (8, 9) para cerrar y abrir las valvas (10, 11) de la cuchara (5) de cables y, también, para hacer subir y bajar la cuchara de cables, comprendiendo el mecanismo de cierre un tambor de cierre (20, 21) accionado por motor y cables de cierre (26, 27) asegurados a la cuchara (5) de cables y al tambor de cierre (20, 21), destinado a enrollary soltar los cables de cierre, y un mecanismo de traslado (6 a 9) para trasladar el carro de elevación (2) a lo largo de la viga principal (1), caracterizado porque el mecanismo de elevación y el mecanismo de cierre comprenden dos mecanismos separados (6, 7; 8, 9) que están situaos en el mismo cuarto de máquinas, por lo que el cable de elevación (18) de un mecanismo de elevación (6) es encaminado desde el correspondiente tambor de elevación (12) a través de una primera polea (28) en un primer extremo de la viga principal (1) y una segunda polea (29) del carro de elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables, y el cable de elevación (19) del otro mecanismo (7) de elevación es encaminado desde el correspondiente tambor de elevación (13) a través de una tercera polea (30) en un segundo extremo de la viga principal (1) y una cuarta polea (31) del carro de elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables y el cable de cierre (26) de un mecanismo de cierre (8) es encaminado desde el correspondiente tambor de cierre (20) a través de una quinta polea (32) en un primer extremo de la viga principal (1) y una sexta polea (33) del carro de elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables, y el cable de cierre (27) del otro mecanismo de cierre (9) es encaminado desde el respectivo tambor de cierre (21) a través de una séptima polea (34) en un segundo extremo de la viga principal (1) y una octava polea (35) del carro de elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables, y porque dichos cuatro mecanismos separados de elevación y de cierre (6 a 9) forman, también, el mecanismo de traslación para el carro de elevación (2).
Description
Sistema de control para cuchara de cables.
El invento se refiere a un sistema de control
para una cuchara de cables, estando diseñada ésta para elevar y
trasladar materiales y estando destinada a ser suspendida de un
carro de elevación trasladable siguiendo un recorrido esencialmente
horizontal, y comprendiendo el sistema de control un mecanismo de
elevación para hacer subir y bajar la cuchara de cables,
comprendiendo el mecanismo de elevación un tambor de elevación
accionado por motor y cables elevadores asegurados a la cuchara de
cables y al tambor de elevación para que éste enrolle y desenrolle
los cables de elevación, un mecanismo de cierre para cerrar y abrir
las valvas de la cuchara de cables y, también, para hacerla subir y
bajar, comprendiendo el mecanismo de cierre un tambor de cierre
accionado por motor y cables de cierre asegurados a la cuchara de
cables y al tambor de cierre para que éste enrolle y desenrolle los
cables de cierre, y un mecanismo de transferencia para trasladar el
carro de elevación a lo largo del recorrido.
Las cucharas de cables comprenden dos o más
valvas que son hechas girar alrededor de su punto de soporte de tal
forma que, cuando se utilizan las valvas, éstas son apretadas unas
contra otras, por lo que las valvas se cierran y, de modo similar,
cuando se vacían las valvas, son obligadas a separarse unas de otras
para abrirse. Las valvas, es decir, la cuchara, están soportadas y
son hechas girar por medio de cables asegurados tanto a la cuchara
como a los tambores para cable, los cuales son hechos girar mediante
motores eléctricos, siendo típicamente los motores, motores de
corriente continua.
En una solución de elevación conocida, utilizada
en la actualidad de manera general, los cables que soportan la
cuchara son encaminados a través de un carro auxiliar y poleas o
roldanas para cable fijas hacia los rodillos o tambores de los
mecanismos de elevación y de cierre. El mecanismo de elevación sirve
para levantar la cuchara y su carga. El mecanismo de cierre sirve,
también, para abrir y para cerrar las valvas de la cuchara de
cables, pero contribuye asimismo a hacer subir y bajar la cuchara y
su carga. El carro de elevación es desplazado por su propio
mecanismo de traslación. El carro auxiliar se mueve a la mitad de la
velocidad del carro lanzadera, con el fin de compensar el cambio de
longitud de los cables durante un movimiento de traslación. Los
cables de elevación y de cierre someten al carro de elevación a una
fuerza horizontal correspondiente a la carga y al carro auxiliar al
doble de esa fuerza. Esto determina el dimensionamiento de los
cables de traslación del carro, utilizándose generalmente cuatro
cables paralelos. Con el fin de tener en cuenta el alargamiento de
los cables de traslación, es necesario, además, un mecanismo
separado para tensar los cables. Esta técnica anterior se describe
con detalle, por ejemplo, en la publicación "Serie sobre
manipulación de materiales a granel", vol. 1 (1975/77), núm. 5 -
"Apilamiento, mezcla y recuperación de materiales a granel" -
primera edición 1977, de Trans Tech Publications.
La solución controlada forzada de la técnica
anterior descrita en lo que antecede sirve para mantener las valvas
de la cuchara cerradas de manera fiable durante las elevaciones y
los traslados, pero algunos de los cables son sometidos a fuerzas
irrazonablemente elevadas en relación con la carga que se está
levantando, lo que supone una estructura pesada en todos los
aspectos. Además, el sistema es muy complicado, con una pluralidad
de sistemas de cables y mecanismos y dispositivos auxiliares
relacionados que cumplen, cada uno, un propósito específico.
El objeto del presente invento es proporcionar un
sistema de control totalmente nuevo para una cuchara de cables, que
elimine los anteriores inconvenientes.
Este objeto se consigue mediante el sistema de
control para cuchara de cables de acuerdo con el invento,
caracterizado principalmente porque el mecanismo de elevación
comprende dos mecanismos separados, estando encaminado el cable de
elevación de un mecanismo elevador hacia el carro de elevación en
una primera dirección y desde el carro de elevación a la cuchara de
cables, y estando encaminado el cable de elevación del otro
mecanismo elevador hacia el carro de elevación en una segunda
dirección, esencialmente opuesta a la primera dirección y desde el
carro de elevación a la cuchara de cables, porque el mecanismo de
cierre comprende dos mecanismos separados, estando encaminado el
cable de cierre de un mecanismo de cierre hacia el carro de
elevación en dicha primera dirección y desde el carro de elevación a
la cuchara de cables, y estando encaminado el cable de cierre del
otro mecanismo de cierre hacia el carro de elevación en dicha
segunda dirección y desde el carro de elevación a la cuchara de
cables, siendo dichas direcciones sustancialmente paralelas al
recorrido de desplazamiento del carro de elevación, y porque dichos
cuatros mecanismos separados de elevación y de cierre forman,
también, el mecanismo de traslación para el carro de elevación.
Así, el invento se basa en la idea de que los
cables de elevación y de cierre son encaminados al carro de
elevación de la cuchara en dos direcciones opuestas utilizando
mecanismos completamente separados y controlables individualmente.
Al mismo tiempo, el carro de elevación es, también, libremente
trasladable de tal forma que sus movimientos de traslación pueden
ser llevados a la práctica mediante los citados mecanismos, que
sustituyen a un mecanismo de traslación separado y hacen que éste
carezca de utilidad. Las funciones de apertura y de cierre y los
movimientos de elevación y de traslación de la cuchara se consiguen
controlando las direcciones de desplazamiento y las velocidades
relativas de los diversos mecanismos. También carece de utilidad un
mecanismo para tensar los cables, ya que cada cable es controlado
activamente, en todo momento, por su propio mecanismo. Un sistema de
esta clase ha resultado factible gracias al abandono de las
estructuras previamente controladas mecánicamente mediante fuerzas,
en las que los mecanismos y los cables se acoplaban entre sí
continuamente de manera mecánica, y pasando a utilizar mecanismos
totalmente separados, controlados eléctricamente. El sistema y sus
funciones pueden controlarse, por ejemplo, mediante un programa de
ordenador adecuado.
Así, las ventajas significativas del sistema del
invento son: un sistema sencillo de cables, sólo cuatro cables, y un
mecanismo sencillo, ya que no hay carro auxiliar ni mecanismo para
traslación del carro ni para el tensado de cables. Al mismo tiempo,
se acorta la estructura de soporte del carro de elevación, se
reducen los valores de las fuerzas y se aligera la estructura de
acero. Hay un número significativamente menor de poleas para cables
y estos presentan menor número de curvas, por lo que se prolonga la
vida en servicio de los cables y se reducen las necesidades de
mantenimiento. Los mecanismos separados hacen también que el sistema
sea modular, por lo que se necesitan cuatro mecanismos con efecto
moderado que pueden ser mutuamente idénticos.
En lo que sigue se describirá el invento con
mayor detalle por medio de ejemplos de algunas realizaciones
preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una cuchara de cables de
acuerdo con el invento en conexión con una grúa pórtico de
cuchara,
la Figura 2 ilustra una cuchara de cables de
acuerdo con el invento en conexión con una grúa pórtico,
la Figura 3 representa una cuchara de cables de
acuerdo con el invento en conexión con una grúa puente, y
las Figuras 4 y 5 muestran la estructura de la
cuchara de cables aplicable para uso en las disposiciones ilustradas
en las Figuras previas.
En la Figura 1 se muestra una cuchara de cables
en conexión con una grúa de torre, de cuyas estructuras de soporte
se ilustra una viga principal horizontal 1 a lo largo de la cual
está dispuesto para desplazarse en vaivén un carro lanzadera 2 que
sirve para trasladar y elevar la cuchara de cables. Así, la viga
principal 1 forma el recorrido del carro 2 de elevación. Las
estructuras de soporte de la grúa y otros detalles de ésta evidentes
para los expertos en la técnica y que carecen de importancia en
cuanto al invento no se han representado. Las esquinas del carro
lanzadera 2 comprenden ruedas 3 mediante las cuales está dispuesto
para moverse a lo largo de los carriles 4 de la viga principal, y
propia la cuchara 5 de cables cuelga hacia abajo desde él sostenida
por un sistema de cables que se describirá en lo que sigue.
El sistema de control para una cuchara de cables
de acuerdo con el invento comprende mecanismos 6 a 9 de elevación y
de cierre, eléctricamente controlables, para realizar los
movimientos de subida y de bajada de la cuchara 5 de cables, el
cierre y la apertura de las valvas 10 y 11 de la cuchara y, también,
la traslación del carro de elevación a lo largo de la guía principal
1.
El mecanismo de elevación comprende dos
mecanismos 6 y 7 totalmente separados y el mecanismo de cierre dos
mecanismos 8 y 9 totalmente separados. Los mecanismos de elevación 6
y 7 comprenden tambores de elevación 12 y 13, motores eléctricos 14
y 15 para accionarlos, que incluyen engranajes reductores 16 y 17, y
cables de elevación 18 y 19 acoplados a los tambores de elevación 12
y 13 y a la cuchara 5, respectivamente, enrollándose los cables en
dichos tambores o densenrollándose desde ellos. De manera similar,
los mecanismos de cierre 8 y 9 comprenden tambores de cierre 20 y
21, motores eléctricos 22 y 23 para accionarlos, incluyendo
engranajes reductores 24 y 25, y cables de cierres 26 y 27,
acoplados a los tambores de cierre 20 y 21 y a la cuchara,
respectivamente, enrollándose de manera similar a los cables en
dichos tambores o densenrollándose desde ellos. En los mecanismos 6
a 9 antes mencionados están situados en el alojamiento del motor de
la grúa (no representado) excepto, naturalmente, por las partes de
los cables que llevan desde el cuarto de máquinas a la cuchara 5 de
cables.
El cable de elevación 18 del primer mecanismo de
elevación 6 está encaminado desde el correspondiente tambor de
elevación 12 a través de una primera polea 28 en un extremo de la
viga principal 1 y una segunda polea 29 en el carro de elevación 2
hacia la cuchara 5 de cables. El cable de elevación 19 del segundo
mecanismo de elevación 7 va desde el correspondiente tambor de
elevación 13 a través de una tercera polea 30 en el otro extremo de
la viga principal 1 y a una cuarta polea 31 del carro de elevación
2, hacia la cuchara 5 de cables.
De manera similar, el cable de cierre 26 del
primer mecanismo de cierre 8 se encamina desde el correspondiente
tambor de cierre 20 a través de una quinta polea 32 en un extremo de
la viga principal 1 y una sexta polea 33 del carro de elevación 2
hasta la cuchara 5 de cables. El cable de cierre 27 del segundo
mecanismo de cierre 9 se encamina desde el respectivo tambor de
cierre 21 a través de una séptima polea 34 en un extremo de la viga
principal 1 y una octava polea 35 del carro 2 de elevación hasta la
cuchara de cables 5.
El punto más esencial en este sistema de control
está constituido por los cuatro mecanismos independientes 6 a 9
anteriormente descritos y la disposición de sus cables como se ha
descrito en lo que antecede, es decir, que el cable de elevación 18
de un mecanismo 6 de elevación es encaminado al carro de elevación 2
en una primera dirección (desde la polea 28) y que el cable 19 de
elevación del otro mecanismo 7 de elevación sigue una segunda
dirección, esencialmente opuesta a la primera dirección (desde la
polea 30) y que, similarmente, el cable de cierre 26 de un mecanismo
de cierre 8 es encaminado al carro de elevación 2 siguiendo dicha
primera dirección (desde la polea 32) y el cable 27 de cierre del
otro mecanismo de cierre 9 en dicha segunda dirección (desde la
polea 34 de cable) por lo que también el traslado del carro de
elevación 2 puede conseguirse de una manera que se describe en lo
que sigue por medio de los mecanismos de elevación y de cierre 6 y 7
sin mecanismo separado para traslación del carro.
Las estructuras de cuchara de cables conocidas
descritas, por ejemplo, en la publicación antes mencionada, pueden
utilizarse en relación con esta disposición. Las Figuras 4 y 5
ilustran un ejemplo de una estructura. En el caso representado, las
valvas 10 y 11 están aseguradas mediante uniones 36 a los brazos 37
de soporte exteriores y mediante uniones 38 a un brazo de soporte
interior 39. La cuchara 5 de cables está soportada por los cables de
elevación 18 y 19, asegurados a los brazos de soporte exteriores 37
mediante una parte intermedia 40 y los cables de cierre 26 y 27,
encaminados por poleas unidas al brazo interior de soporte 39 (no
representado).
El control de los mecanismos 6 a 9 se logra
mediante un convertidor de frecuencia 41 a 44 conectado a cada uno
de los motores 16, 17, 24 y 25 que, a su vez, son controlados por un
circuito lógico de control, diseñado de acuerdo con el uso y la
necesidad en cuestión. Los convertidores de frecuencia 41 y 44
pueden adaptarse a la técnica usual y pueden ser dispositivos
comercialmente disponibles acoplados a la red eléctrica en forma de
por sí conocida. Preferiblemente, se utilizan motores de corriente
alterna para los motores 16, 17, 24 y 25. Es preferible acoplar
entre sí los circuitos intermedios de los convertidores de
frecuencia 41 y 42 que controlan los mecanismos separados de
elevación 6 y 7 y, similarmente, los convertidores de frecuencia 43
y 44 que controlan los mecanismos separados de elevación 8 y 9, para
hacer circular la corriente eléctrica desde un mecanismo a otro
durante el movimiento de traslación del carro de elevación.
Las soluciones de apertura y de cierre y los
movimientos de elevación y de traslado de la cuchara se consiguen
controlando las direcciones de desplazamiento y las velocidades
relativas de los diversos mecanismos 6 a 9 en la forma
siguiente:
Un ejemplo:
- Elevación:
- todos los tambores (12, 13, 20 y 21) se hacen girar en dirección ascendente (enrollando el cable).
- Descenso:
- todos los tambores (12, 13, 20 y 21) se hacen girar en dirección descendente (desenrollando el cable).
- Cierre:
- los rodillos de cierre (20 y 21) se hacen girar en dirección ascendente.
- Apertura:
- los rodillos de cierre (20 y 21) se hacen girar en dirección descendente.
Entrada (dirección A):
- \quad
- los rodillos de elevación 12 y los rodillos de cierre 20 se hacen girar en dirección descendente y los rodillos de elevación 13 y los rodillos de cierre 21 se hacen girar en dirección ascendente.
Salida (dirección B):
- \quad
- Los rodillos de elevación 12 y los rodillos de cierre 20 se hacen girar en dirección ascendente y los rodillos de elevación 13 y los rodillos de cierre 21 se hacen girar en dirección descendente.
- Los rodillos de elevación 12 y los rodillos de cierre 20 se cierran y los rodillos de elevación 13 y los rodillos de cierre 21 se hacen girar en dirección ascendente, etc.
La lógica de control de la grúa calcula las
direcciones y las velocidades instantáneas para cada mecanismo 6 a
9, incorporando las direcciones los movimientos de la cuchara 5
correspondientes a las órdenes de control emitidas por el órgano de
accionamiento.
En relación con la cuchara propiamente dicha, los
cables 26 y 27 de los mecanismos de cierre 8 y 9 son accionados para
hacer girar las valvas 10 y 11 soportadas por las uniones 36 y 38.
En la Figura 4 las valvas están abiertas, por lo que los cables 26 y
27 de los mecanismos de cierre 8 y 9 han sido aflojados de tal
manera que las valvas 10 y 11 de la cuchara y el peso del brazo
inferior de soporte 39 han hecho girar a las valvas para abrirlas.
Las valvas 10 y 11 son cerradas de nuevo por medio de los cables 26
y 27 de los mecanismos de cierre 8 y 9 de tal manera que tiren del
brazo inferior de soporte 39 hacia arriba, por lo que las valvas 10
y 11 giran una contra otra y se cierran. En la Figura 5, las valvas
10 y 11 de la cuchara se muestran en condición cerrada.
El sistema de control de la cuchara incorporado
en relación con una grúa pórtico como se muestra en la Figura 2 se
diferencia del ilustrado en la Figura 1 únicamente en que el primer
mecanismo de elevación 6 y el primer mecanismo de cierre 8 están
situados debajo en un primer extremo de la grúa de pórtico y el
segundo mecanismo de elevación 7 y el segundo mecanismo de cierre 9
están situados debajo en un segundo extremo de la grúa de pórtico.
Un puente de elevación 1' correspondiente a la viga principal 1
constituye el recorrido del carro 2 de elevación. Esta solución
funciona de forma idéntica a la de la Figura 1. Debe observarse, no
obstante, que la solución representada en la Figura 1 es totalmente
aplicable en relación con una grúa pórtico.
El sistema de control de la cuchara incorporado
en relación con una grúa puente como se muestra en la Figura 3 se
diferencia del ilustrado en la Figura 1 en que el primer mecanismo
de elevación 6 y el primer mecanismo de cierre 8 están situados en
un primer extremo de la grúa puente y el segundo mecanismo de
elevación 7 y el segundo mecanismo de cierre 9 están situados en un
segundo extremo de la grúa puente, por lo que dichos mecanismos 6 a
9 están esencialmente enrasados con el puente de elevación, y los
cables de elevación y de cierre 18, 19, 26 y 27 son encaminados
desde los tambores 12, 13, 20 y 21 de los mecanismos 6 a 7
directamente mediante las poleas 29, 31, 33 y 35 del carro 12 de
elevación hacia la cuchara 5 de cables. Las poleas 28, 30, 32 y 34
ilustradas en la Figura 1 son, por tanto, innecesarias en esta
solución, haciendo que ésta sea la más sencilla de las tres
soluciones descritas. Un puente de elevación 1'' correspondiente a
la viga principal 1 constituye el recorrido del carro de elevación
2. En cuanto a su función, esta solución corresponde completamente a
la solución de la Figura 1. Además, debe mencionarse que una
solución totalmente correspondiente a la de las Figuras 1 y 2 puede
utilizarse también en relación con una grúa puente, si hubiese
necesidad específica de hacerlo así.
En lo que antecede se ha descrito el invento
únicamente por medio de algunas ejecuciones prácticas ilustrativas
preferidas. Es posible que los expertos en la técnica incorporen en
la práctica el invento en otras aplicaciones correspondientes, y sus
detalles en una pluralidad de diversas formas dentro del alcance de
las reivindicaciones adjuntas. La solución del invento también puede
resultar útil en soluciones de grúa en las que, por ejemplo, unos
medios de carga de una grúa de contenedores reemplacen a la
cuchara.
Claims (4)
1. Un sistema de control para una cuchara de
cables, estando diseñada la cuchara (5) de cables para la elevación
y el traslado de materiales y estando destinada a ser suspendida de
un carro de elevación (2) que puede trasladarse a lo largo de una
viga principal (1) y comprendiendo el sistema de control
un mecanismo de elevación (6, 7) para hacer subir
y bajar la cuchara (5) de cables, comprendiendo el mecanismo de
elevación un tambor de elevación (12, 13) accionado por motor y
cables de elevación (18, 19) asegurados a la cuchara (5) de cables y
estando el tambor de elevación (12, 13) destinado a enrollar y
soltar los cables de elevación,
un mecanismo de cierre (8, 9) para cerrar y abrir
las valvas (10, 11) de la cuchara (5) de cables y, también, para
hacer subir y bajar la cuchara de cables, comprendiendo el mecanismo
de cierre un tambor de cierre (20, 21) accionado por motor y cables
de cierre (26, 27) asegurados a la cuchara (5) de cables y al tambor
de cierre (20, 21), destinado a enrollar y soltar los cables de
cierre, y
un mecanismo de traslado (6 a 9) para trasladar
el carro de elevación (2) a lo largo de la viga principal (1),
caracterizado porque
el mecanismo de elevación y el mecanismo de
cierre comprenden dos mecanismos separados (6, 7; 8, 9) que están
situaos en el mismo cuarto de máquinas, por lo que
el cable de elevación (18) de un mecanismo de
elevación (6) es encaminado desde el correspondiente tambor de
elevación (12) a través de una primera polea (28) en un primer
extremo de la viga principal (1) y una segunda polea (29) del carro
de elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables, y el cable de
elevación (19) del otro mecanismo (7) de elevación es encaminado
desde el correspondiente tambor de elevación (13) a través de una
tercera polea (30) en un segundo extremo de la viga principal (1) y
una cuarta polea (31) del carro de elevación (2) hasta la cuchara
(5) de cables y
el cable de cierre (26) de un mecanismo de cierre
(8) es encaminado desde el correspondiente tambor de cierre (20) a
través de una quinta polea (32) en un primer extremo de la viga
principal (1) y una sexta polea (33) del carro de elevación (2)
hasta la cuchara (5) de cables, y el cable de cierre (27) del otro
mecanismo de cierre (9) es encaminado desde el respectivo tambor de
cierre (21) a través de una séptima polea (34) en un segundo extremo
de la viga principal (1) y una octava polea (35) del carro de
elevación (2) hasta la cuchara (5) de cables, y porque dichos cuatro
mecanismos separados de elevación y de cierre (6 a 9) forman,
también, el mecanismo de traslación para el carro de elevación
(2).
2. Un sistema de control como se ha reivindicado
en la reivindicación 1, caracterizado porque un motor (14,
15, 22 y 23) está dispuesto para el tambor (12, 13, 20 y 21) de cada
mecanismo separado (6 y 7), estando acoplado el motor al tambor a
través de un engranaje reductor (16, 17, 24 y 25) y equipado con un
control eléctrico de velocidad (41, 44).
3. Un sistema de control como se ha reivindicado
en la reivindicación 1, caracterizado porque los motores (14,
15, 22 y 23) son motores de corriente alterna controlados en
frecuencia.
4. Un sistema de control como se ha reivindicado
en la reivindicación 3, caracterizado porque los circuitos
intermedios de los convertidores de frecuencia (41, 42) que
controlan los motores de elevación (14, 15) y los convertidores de
frecuencia (43, 44) que controlan los motores de cierre (22, 23)
respectivamente, están conectados eléctricamente.
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