ES2271717T3 - Dispositivo electro-hidraulico de control y equipo elevador. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (S) electro-hidráulico de control para al menos un motor (H) hidráulico, especialmente un motor (H) hidráulico en un mástil o en un botalón (M, M1, M2) de un equipo (A) elevador, tal como un sistema de transporte de hormigón o una grúa móvil, con al menos una válvula (V1 a V4) de control dispuesta de forma contigua al motor (H) hidráulico, que puede ajustarse a distancia de forma eléctrica y que presenta al menos un electroimán (8) de accionamiento con una bobina (17) de trabajo y un rotor (15), caracterizado porque para el ajuste de emergencia de la válvula (V1 a V4) de control está prevista por fuera, en la bobina (17) de trabajo o en su prolongación, una bobina (19) de emergencia conectada a una fuente (13) de corriente independiente de la alimentación de corriente de la bobina (17) de trabajo.

Description

Dispositivo electro-hidráulico de control y equipo elevador.

La invención se refiere a un dispositivo electro-hidráulico de control del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un equipo elevador del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 7. El documento US-B16398182 representa el estado de la técnica más próximo.

En los equipos elevadores es habitual centralizar las válvulas de control para diferentes motores hidráulicos en un punto al que pueda accederse desde el suelo y/o en una cabina y conectarlas con los motores hidráulicos mediante conductos hidráulicos. En el caso más sencillo, las válvulas de control se accionan de forma manual con palancas reguladoras. Este principio es relativamente seguro frente a averías. En caso de que, por ejemplo, una válvula de control tendiera a atascarse, se ejerce más fuerza para ajustar correctamente la válvula de control.

Además, se conoce utilizar en equipos elevadores válvulas de control magnéticas que pueden controlarse, por ejemplo, por medio de un tipo de joystick. Este tipo de válvulas de control magnéticas dispone frecuentemente de un accionamiento manual para casos de emergencia, tal como una palanca manual o similar, para, en caso de un corte de corriente o en caso de una válvula de control que tiende a atascarse, engancharla de forma manual. No obstante, esto sólo es posible si puede accederse a las válvulas de control magnéticas desde el suelo y/o en la cabina.

Anteriormente, en los equipos elevadores tales como las denominadas bombas de hormigón o grúas móviles se integraba un sistema electrónico de control, por ejemplo, un sistema de bus CAN, al que se unían, además de las válvulas de control magnéticas, también diferentes sensores. En estos casos existen motivos estructurales o funcionales para colocar las válvulas de control magnéticas directamente en los motores hidráulicos o al menos en su proximidad. Por ejemplo, pueden evitarse con ello conductos hidráulicos extremadamente largos y propensos a roturas, y también se evita una columna hidráulica elástica debido a la longitud entre la válvula de control magnética correspondiente y el motor hidráulico. Las válvulas de control magnéticas sólo están conectadas de forma eléctrica o mediante el sistema electrónico de control con elementos de accionamiento a los que puede accederse desde el suelo y/o en la cabina. En especial, ya no puede accederse desde el suelo y/o desde la cabina a las válvulas de control magnéticas dispuestas en posiciones comprometidas en el mástil o en el botalón. Sin embargo, la práctica muestra que el sistema electrónico de control o la conexión eléctrica pueden sufrir una avería o resultar dañados, o las válvulas de control magnéticas pueden quedarse atascadas o puede romperse la bobina de trabajo. Entonces, las válvulas de control magnéticas colocadas en lugares comprometidos ya no pueden ajustarse y, debido a la colocación en lugares comprometidos, por ejemplo, en la parte superior del mástil, ya no pueden engancharse. Esto puede conducir a situaciones críticas.

Sería concebible, de forma similar a la pala mecánica según el documento US3128677, tender conexiones de cable Bowden a válvulas de control magnéticas situadas en lugares comprometidos en el botalón para, en un caso de emergencia (corte de la corriente o atasco de una válvula de control), engancharlas de forma manual desde el suelo y/o la cabina hacia fuera. No obstante, en el caso de muchas válvulas de control esto supondría un coste injustificablemente alto y también requeriría una modificación considerable de las válvulas de control.

La invención se basa en el objetivo de especificar un dispositivo electro-hidráulico de control y un equipo elevador en los que, a pesar de la colocación en lugares comprometidos de la válvula de control magnética correspondiente, en un caso de emergencia pueda intervenirse desde el suelo y/o la cabina y pueda ajustarse el motor hidráulico.

Este objetivo se alcanza con las características de la reivindicación 1 y de la reivindicación 7 subordinada.

En un caso de emergencia, la válvula de control magnética puede ajustarse mediante la bobina de emergencia incluso si la alimentación de corriente de la bobina de trabajo se ha averiado o se ha quemado la bobina de trabajo, o si la fuerza que puede generarse con la bobina de trabajo ya no fuera suficiente para el ajuste de la válvula de control magnética debido al atasco de la válvula de control magnética. Si por algún motivo el rotor se quedara atascado, o un elemento de la válvula de control, de manera que la fuerza magnética para el ajuste que ha de procurarse con la bobina de trabajo ya no fuera suficiente, entonces la bobina de emergencia genera una fuerza adicional con la que hay muchas probabilidades de que la válvula de control magnética pueda ajustarse entonces de la forma deseada. En un caso de emergencia, el ajuste de la válvula de control no requiere que se proceda de la misma forma que con la bobina de trabajo, por ejemplo, de forma proporcional, en función de la presión de carga o de forma similar, dado que sólo se depende de ajustar el motor hidráulico de algún modo para evitar o superar una situación crítica. En el caso ideal, no obstante, la bobina de emergencia puede estar configurada de tal manera que puede accionar la válvula de control igual que lo hace la bobina de trabajo. En algunos casos es suficiente conectar la bobina de emergencia a la misma fuente de corriente que la bobina de trabajo para simplemente evitar una avería en la transmisión de corriente a la bobina de trabajo. De forma conveniente, la bobina de emergencia dispone de una fuente de corriente propia, por ejemplo, una batería, para en caso de emergencia ser totalmente independiente de la alimentación de corriente de la bobina de trabajo. De forma estructuralmente sencilla, la bobina de emergencia se coloca por fuera alrededor de la bobina de trabajo o en la prolongación de la bobina de trabajo. Esto puede realizarse de forma sencilla, por ejemplo, con un bobinado doble del electroimán de accionamiento y conexiones de corriente independientes.

De forma conveniente, la bobina de trabajo y la bobina de emergencia actúan en un rotor común.

De forma alternativa, para la bobina de emergencia puede estar previsto un rotor auxiliar que entonces actúa en el rotor de la bobina de trabajo, o solicita directamente la válvula de control o un elemento de la válvula de control. Dado el caso, el rotor auxiliar es una prolongación directa del rotor de la bobina de trabajo.

Dado que, de todos modos, un caso de emergencia de este tipo requiere en la mayoría de los casos un mantenimiento o una reparación y, según la experiencia, esto raras veces sucede, es suficiente que la bobina de emergencia esté configurada con el rotor o el rotor auxiliar como electroimán sencillo. Esta solución es económica y es suficiente para el caso de emergencia. Por tanto, se considera que la bobina de trabajo con el rotor puede estar configurada, dado el caso, como electroimán proporcional, lo cual no es forzosamente necesario para la bobina de emergencia con el rotor.

De forma conveniente, la bobina de emergencia está conectada a la fuente de corriente, preferiblemente una fuente de corriente propia, mediante un cableado propio con un interruptor al que puede accederse desde el suelo y/o en la cabina, por ejemplo, un botón de mando con características correspondientes. Entonces, la válvula de control puede ajustarse sin problemas incluso cuando el sistema de control electrónico u otros componentes eléctricos pudieran estar averiados.

En una forma de realización conveniente, la bobina de trabajo está conectada a un sistema electrónico de control, preferiblemente a un nodo CAN de un sistema de bus CAN. El cableado hacia la bobina de emergencia está separado del sistema de bus CAN y permite el ajuste de la válvula de control incluso cuando el sistema de bus CAN está interrumpido debido a una avería o no está operativo por otro motivo.

Una ventaja fundamental de la solución según la invención consiste en que la válvula de control magnética modificada con la bobina de emergencia es económica y compacta, y que el cableado hacia la bobina de emergencia correspondiente también puede instalarse de forma cómoda en caso de una válvula de control magnética dispuesta en lugares muy comprometidos. Este concepto también puede ser conveniente cuando la bobina de trabajo se activa de forma inalámbrica mediante una combinación de emisores/receptores. En este caso puede concebirse incluso activar también la bobina de control de forma inalámbrica mediante una combinación de emisores/receptores, dado el caso entonces, a otra frecuencia y con una fuente de corriente propia.

Un dispositivo electro-hidráulico de control para el control del mástil en una bomba de hormigón o una grúa móvil del tipo que aquí nos interesa se da a conocer en el documento anterior DE20215838U para un cilindro articulado de un mástil. La divulgación de este modelo de utilidad alemán se incorpora en su totalidad al presente documento mediante referencia.

Mediante los dibujos se explican formas de realización del objeto de la invención. Muestran:

la figura 1, un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo electro-hidráulico de control en un equipo elevador del que sólo se muestran partes,

la figura 2, un corte esquemático de una parte de una válvula de control magnética de una primera forma de realización, y

la figura 3, un corte esquemático de una parte de una válvula de control magnética de una segunda forma de realización.

Entre dos secciones M1, M2 de un mástil o un botalón M de un equipo A elevador de la figura 1 está colocado un motor H hidráulico, por ejemplo, para ajustar el ángulo de la sección M1 relativamente respecto a la sección M2 en una articulación 1. Al motor H hidráulico, por ejemplo, un cilindro hidráulico que actúa de forma doble, está asociado un dispositivo S de control electro-hidráulico que está dispuesto en el mástil M, o directamente en el motor H hidráulico y, por tanto, no puede accederse a éste desde la cabina, no mostrada, o desde el suelo hacia fuera. En el caso del dispositivo S electro-hidráulico de control mostrado en la figura 1 se trata de un dispositivo de control computerizado que está incorporado en un sistema de bus CAN del que se muestran dos nodos C, C1 CAN que se comunican a través de un bus CAN, no mostrado.

Para ajustar el motor H hidráulico está previsto un módulo B compuesto, por ejemplo, por cuatro válvulas V1 a V4 de control magnéticas y está conectado a un conducto 5 de una bomba P y un conducto 6 de retorno a un depósito T. Desde el módulo B dos conductos 3, 4 de trabajo conducen al motor H hidráulico.

La válvula V2 de control magnética sirve para conectar la cavidad del motor H hidráulico del lado del émbolo, por medio del conducto 3 de trabajo, con el conducto de la bomba. La válvula V1 de control magnética sirve para conectar la cavidad del motor H hidráulico del lado del émbolo, por medio del conducto 3 de trabajo, con el conducto 6 de retorno. La válvula V3 de control magnética sirve para conectar la cavidad del motor H hidráulico del lado del vástago del émbolo, por medio del conducto 4 de trabajo, con el conducto 5 de la bomba. La válvula V4 de control magnética sirve para conectar la cavidad del motor H hidráulico del lado del vástago del émbolo, por medio del conducto 4 de trabajo, con el conducto 6 de retorno.

En el caso de la forma de realización mostrada, cada una de las válvulas V1 a V4 de control magnéticas es una válvula de regulación de presión proporcional 2/2 en la forma estructural de válvula de asiento, en cada caso, con un electroimán 8 de accionamiento, por ejemplo, un electroimán proporcional que está conectado mediante un conducto 9 de control eléctrico con el nodo C CAN. Cada una de las válvulas V1 a V4 de control magnéticas se fuerza mediante un resorte 7 de válvula a la posición de bloqueo mostrada (de forma estanca exenta de fugas) y se ajusta mediante el electroimán 8 de accionamiento en función del valor de la corriente de solicitación contra el resorte 7 en una posición de regulación de presión. Con el triángulo 10 negro pretende indicarse que las válvulas V1 a V4 de control magnéticas son válvulas de regulación de presión proporcionales con sistema de control previo hidráulico. No obstante, en lugar de las válvulas de regulación de presión proporcionales aquí mostradas como las válvulas V1 a V4 de control magnéticas, pueden utilizarse también otros tipos de válvulas que pueden ajustarse de forma eléctrica mediante un electroimán 8 de accionamiento (dado el caso, incluso sólo un electroimán de conmutación todo/nada). Las válvulas V1 a V4 de control magnéticas pueden presentar también en cada caso dos imanes de accionamiento para un sentido de ajuste en cada caso.

La bomba P está conectada a otro nodo C1 CAN. A los nodos C CAN están conectados además un sensor 2 del ángulo de abatimiento en la articulación 1 y sensores 5 de presión para los conductos 3, 4 de trabajo.

Para elevar la sección M1 de la figura 1 desde la posición mostrada se ajusta la válvula V2 de control magnética a una posición de paso reguladora mientras, al mismo tiempo, se coloca la válvula V4 de control magnética en una posición de paso reguladora. Para hacer descender la sección M1 desde la posición mostrada en la figura 1, la válvula V1 de control magnética se desplaza desde la posición de bloqueo mostrada a una posición de paso reguladora mientras, al mismo tiempo, la válvula V3 de control magnética se desplaza desde la posición de bloqueo mostrada a una posición de paso reguladora. En la figura 1, todas las válvulas V1 a V4 de control magnéticas están en sus posiciones de bloqueo, de manera que el motor H hidráulico está bloqueado de forma hidráulica.

En un caso de emergencia, es decir, una avería del sistema de bus CAN o del nodo C CAN, tras quemarse la bobina de trabajo del electroimán 8 de accionamiento correspondiente, tras el atasco de la válvula V1 a V4 de control magnética correspondiente o en caso de un simple corte de corriente, la sección M1 ya no puede ajustarse. Dado que las válvulas V1 a V4 de control magnéticas en su posición en lugares comprometidos están dispuestas en el mástil M o en el motor H hidráulico, no puede accederse a éstas desde el suelo y/o desde la cabina del equipo A elevador.

Según la invención, ahora al electroimán 8 de accionamiento (sólo mostrado mediante la válvula V4 de control magnética) está asociado a una bobina N de emergencia que está conectada mediante un cableado 11 propio y un interruptor 12 a una fuente 13 de corriente y posibilita, mediante el interruptor 12 (por ejemplo, un botón de mando al que puede accederse en la cabina o desde el suelo), ajustar la válvula V4 de control magnética correspondiente en un caso de emergencia. De forma conveniente, todas las válvulas V1 a V4 de control magnéticas, independientemente de su forma estructural, están equipadas con una bobina N de emergencia de este tipo. La fuente 13 de corriente puede pertenecer a la alimentación de corriente básica del equipo A elevador, no obstante, es conveniente una fuente de corriente totalmente autónoma (batería) que también permanezca funcional en el caso de un corte de corriente de todo el sistema. En una forma de realización sencilla, todas las bobinas N de emergencia pueden estar conectadas de forma conjunta a un cableado 11. No obstante, de forma conveniente, para cada bobina N de emergencia está previsto un cableado 11 propio para poder ajustar las válvulas V1 a V4 de control magnéticas de forma individual en caso de emergencia.

En una forma de realización sencilla, no mostrada, la bobina N de emergencia se forma por un bobinado doble de la bobina de trabajo del electroimán 8 de accionamiento, es decir, que la bobina de trabajo del electroimán 8 de accionamiento está enrollada a partir de dos hilos, a uno de los cuales está conectado un conducto 9 eléctrico de control y al otro de los cuales está conectado el cableado 11. No obstante, dado que entonces existe el riesgo de que en caso de que se queme la bobina de trabajo del electroimán 8 de accionamiento también podría quemarse la bobina N de emergencia, ha de darse preferencia a formas de realización en las que la bobina de trabajo y la bobina de emergencia estén separadas, por ejemplo, como se muestra en las figuras 2 y 3.

En la figura 2, el electroimán 8 de accionamiento de la válvula V4 de control magnética tiene una bobina 17 de trabajo que rodea a un rotor 15. El rotor 15 se sujeta en la posición de partida mediante un resorte 16 de retroceso y, en caso de una solicitación de corriente de la bobina 17 de trabajo, se ajusta en la dirección de la flecha para accionar mediante un empujador 15a un elemento, no mostrado, de la válvula V4 de control magnética. A la bobina 17 de trabajo pertenece un conector 18 de conexión para el conducto 9 eléctrico de control. De forma concéntrica a la bobina 17 de trabajo está prevista, en la parte de fuera en la forma de realización mostrada, un segundo bobinado 19 que forma la bobina N de emergencia y está unido con el cableado 11 mediante un conector 20 de conexión. La bobina N de emergencia actúa aquí sobre el mismo rotor 15 que la bobina 17 de trabajo.

En la figura 3, está prevista en el electroimán 8 de accionamiento, de forma coaxial a la bobina 17 de trabajo y al rotor 15, la bobina N de emergencia con el bobinado 19 y un rotor 15' auxiliar de manera que puede accionarse el elemento, no mostrado, de la válvula V4 de control magnética al solicitar la bobina N de emergencia del rotor 15' auxiliar por medio del rotor 15. El rotor 15' auxiliar podría estar dispuesto con la bobina N de emergencia también entre el rotor 15 y el elemento de la válvula V4 de control magnética.

Dado que para solventar un caso de emergencia es suficiente con ajustar la válvula V1 a V4 de control magnética correspondiente de cualquier manera, es suficiente que la bobina de emergencia con el rotor 15 o el rotor 15' auxiliar esté configurada como electroimán sencillo que al excitarse se conecta directamente y no realiza ninguna función proporcional.

Caso de emergencia 1

La bobina 17 de trabajo se ha quemado. Mediante el cierre del interruptor 12, se alimenta corriente a la bobina N de emergencia y se ajusta el rotor 15.

Caso de emergencia 2

El sistema de bus CAN o el nodo C CAN no está operativo, o el conducto eléctrico de control está averiado. Mediante el cierre del interruptor 12, puede ajustarse el rotor 15 para accionar la válvula V4 de control magnética.

Caso de emergencia 3

Toda la alimentación de corriente está averiada, sólo está operativa la fuente 13 de corriente. Mediante el accionamiento del interruptor 12, puede ajustarse el rotor 15 de la forma que se desee.

Caso de emergencia 4

El rotor 15 y/o el elemento de la válvula V4 de control magnética está o están tan rígidos que la fuerza del electroimán 8 de accionamiento ya no es suficiente para ajustar el rotor 15. Mediante el accionamiento del interruptor 12, se ejerce adicionalmente una fuerza magnética mediante la bobina N de emergencia que se añade a la fuerza magnética generada por la bobina 17 de trabajo y con gran probabilidad ayuda a superar la inadmisiblemente alta resistencia al movimiento.

Caso de emergencia 5

Para ajustar y/o calibrar diferentes componentes del equipo elevador deben ajustarse posiciones de las secciones del mástil sin usar el sistema de control eléctrico. También para ello pueden emplearse de forma beneficiosa las bobinas de emergencia.

En otra forma de realización no mostrada, los imanes 8 de accionamiento y/o las bobinas N de emergencia se activan de forma inalámbrica, por ejemplo, con ayuda de combinaciones de emisores/receptores. En este caso, las bobinas de emergencia pueden accionarse incluso, dado el caso, de forma adicional mediante cableados fijos.

Claims (7)

1. Dispositivo (S) electro-hidráulico de control para al menos un motor (H) hidráulico, especialmente un motor (H) hidráulico en un mástil o en un botalón (M, M1, M2) de un equipo (A) elevador, tal como un sistema de transporte de hormigón o una grúa móvil, con al menos una válvula (V1 a V4) de control dispuesta de forma contigua al motor (H) hidráulico, que puede ajustarse a distancia de forma eléctrica y que presenta al menos un electroimán (8) de accionamiento con una bobina (17) de trabajo y un rotor (15), caracterizado porque para el ajuste de emergencia de la válvula (V1 a V4) de control está prevista por fuera, en la bobina (17) de trabajo o en su prolongación, una bobina (19) de emergencia conectada a una fuente (13) de corriente independiente de la alimentación de corriente de la bobina (17) de trabajo.

2. Dispositivo electro-hidráulico de control según la reivindicación 1, caracterizado porque para la bobina (17) de trabajo y la bobina (19) de emergencia está previsto un rotor (15) común.

3. Dispositivo electro-hidráulico de control según la reivindicación 1, caracterizado porque para la bobina (19) de emergencia está previsto un rotor (15') auxiliar.

4. Dispositivo electro-hidráulico de control según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la bobina (19) de emergencia forma con el rotor (15) o el rotor (15') auxiliar un electroimán de accionamiento todo/nada.

5. Dispositivo electro-hidráulico de control según la reivindicación 1, caracterizado porque la bobina (19) de emergencia está conectada a la fuente (13) de corriente mediante un cableado (11) propio con un interruptor (12) al que puede accederse desde el suelo y/o en una cabina.

6. Dispositivo electro-hidráulico de control según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la bobina (17) de trabajo está conectada a un sistema (C) de control electrónico, preferiblemente a un nodo CAN de un sistema de bus CAN, y porque el cableado (11) hacia la bobina (19) de emergencia está dispuesto separado del sistema de bus CAN.

7. Equipo (A) elevador, especialmente sistema de transporte de hormigón o grúa móvil, con un mástil o botalón (M, M', M'') y al menos un motor (H) hidráulico dispuesto en el mástil o botalón (M, M1, M2) junto con al menos una válvula (V1 a V4) de control que puede accionarse de forma eléctrica mediante al menos un electroimán (8) de accionamiento, en el que por lo menos el al menos un electroimán (8) de accionamiento que presenta al menos una bobina (17) de trabajo y un rotor (15) está conectado a un sistema (C) electrónico de control que puede accionarse desde el suelo y/o en una cabina, caracterizado porque adicionalmente en la válvula (V1 a V4) de control está prevista una bobina (19) de emergencia, y porque la bobina (19) de emergencia presenta una fuente (13) de corriente independiente de la alimentación de corriente del electroimán (8) de accionamiento y/o del sistema (C) electrónico de control y puede accionarse de forma eléctrica desde el suelo y/o la cabina.