ES2274206T3 - Mecanismo de elevacion con dispositivo para determinar la carga. - Google Patents

Abstract

Mecanismo de elevación (4), en especial un mecanismo de elevación de una grúa para el traslado de contenedores, con un dispositivo para recoger la carga, con al menos un tambor de cable (4.1; 4.2), como mínimo un motor propulsor (9) y una transmisión de mecanismo de elevación dispuesta entre el motor propulsor (9) y el tambor de cable (4.1, 4.2), que está dispuesta en una caja de transmisión (8) del mecanismo de, estando apoyada la caja de engranaje (8) del mecanismo de elevación en la zona de uno de sus extremos del lado frontal de modo giratorio alrededor de un eje que discurre paralelo al eje del tambor de cable y pudiéndose apoyar en la zona de su otro extremo del lado frontal sobre como mínimo un soporte de par de giro (17), en el que hay dispuesto un equipo de medición para la medición indirecta de la carga que cuelga de los cables (5.1 a 5.4), caracterizado porque el mecanismo de elevación (4) tiene dos tambores de doble cable (4.1 y 4.2) propulsables sincrónicamente en el mismo eje,cada uno con un par de cables de carga (5.1 a 5.4) enrollables y desenrollables en el mismo sentido, siendo conducido un cable de carga (5.3; 5.4) de cada par de cables de carga (5.1; 5.3 y 5.2; 5.4) en un primer plano de conducción de carga común, que discurre esencialmente horizontal tangente a los tambores de doble cable (4.1 y 4.2), y es desviado en la vertical alrededor de las poleas de guía (10.1; 10.2), y los otros dos cables de carga (5.1; 5.2) de cada par de cables de carga (5.1; 5.3 ó 5.2; 5.4) son conducidos verticalmente en un segundo plano común de conducción de cargas tangente a los tambores de doble cable (4.1 y 4.2).

Description

Mecanismo de elevación con dispositivo para determinar la carga.

La invención se refiere a un mecanismo de elevación, en especial un mecanismo de elevación de una grúa para el traslado de contenedores, con un dispositivo para recoger la carga, con al menos un tambor de cable, como mínimo un motor propulsor y una transmisión del mecanismo de elevación dispuesta entre el motor propulsor y el tambor de cable, que está dispuesta en una caja de transmisión del mecanismo de elevación apoyada por un lado en el bastidor del mecanismo de elevación, estando apoyada la caja de transmisión del mecanismo de elevación en la zona de uno de sus extremos del lado frontal de modo giratorio alrededor de un eje que discurre paralelo al eje del tambor de cable y pudiéndose apoyar en la zona de su otro extremo del lado frontal sobre como mínimo un soporte de par de giro, en el que hay dispuesto un equipo de medición para la determinación indirecta de la carga que cuelga de los cables.

En las grúas de funcionamiento automático, en especial en las grúas para el traslado de contenedores, la determinación de la carga recogida por la grúa tiene una importancia esencial. Sirve para la seguridad de la grúa y del personal encargado de ella, para poder desconectar la grúa por ejemplo en caso de sobrecarga, como dispositivo de pesada para determinar la carga y su distribución en los cables o para determinar el centro de gravedad de la misma carga, por ejemplo en caso de contenedores cargados de manera irregular. Finalmente, la determinación de la carga sirve también de indi-
cador para la determinación estadística de los intervalos de mantenimiento en unión de las horas de servicio contadas.

En las instalaciones convencionales, la determinación de la carga se realiza en el cable o en el dispositivo del mecanismo de elevación. Se sabe medir la fuerza axial en la transmisión del mecanismo de elevación, que viene producida por el dentado transversal de las ruedas frontales, como magnitud proporcional de la fuerza del cable, pero adolece de imprecisión en la medición de la carga. Las influencias perturbadoras procedentes de la dilatación térmica y de los efectos exteriores de la temperatura sólo pueden compensarse con un considerable esfuerzo técnico.

Una técnica conocida para determinar la carga utiliza el apoyo de la transmisión del mecanismo de elevación en un soporte de par de giro. La fuerza de apoyo medida en el soporte de par de giro es proporcional a la fuerza del cable y, con ello, a la masa que cuelga de los cables. La determinación de la carga funciona de una manera relativamente sencilla si todos los cables enrollados por los tambores de cable son llevados tangencialmente en la misma dirección. Si se enrollan en distintas direcciones, entonces no es posible registrar la carga como se viene haciendo mediante el soporte de pares de giro.

Si hay varios cables elevadores enrollados en un tambor común, la medición de la fuerza del cable puede realizarse en cualquier ramal de cable. Para ello se instala un dispositivo de medición en el extremo del cable y la suma de las fuerzas de cable medidas equivale entonces a la masa de la carga. Sin embargo, el dispositivo de medición debe alimentarse con energía externa, preferentemente eléctrica, que debe transportarse desde la grúa hasta el extremo del cable. Las conducciones de energía y también los dispositivos de medición se encuentran directamente en el medio de recogida de la carga. Esto significa que las conducciones de energía deben protegerse frente a acciones mecánicas exteriores, lo cual provoca un considerable esfuerzo técnico y, con ello, unos costes elevados.

De la patente U.S. 6,144,307 se conoce un mecanismo de elevación con un dispositivo para determinar la carga según la definición de la reivindicación 1. El mecanismo de elevación presenta de manera habitual un tambor de cable, que mediante soportes se apoya por ambos lados sobre una placa de fijación. En un extremo del tambor de cable, el eje del tambor de cable se prolonga más allá del soporte en forma de un árbol propulsor. Sobre este árbol propulsor hay colocado en el lado de salida una transmisión, que en el lado de accionamiento está unido a un motor propulsor. La transmisión puede girar con ello libremente alrededor del árbol propulsor del tambor de cable. De manera convencional, para limitar esta capacidad de giro libre, en la caja de transmisión hay dispuesto un soporte del tambor de cable en forma de una palanca, que a través de otro brazo está unido a la placa de fijación. En el brazo hay dispuesto un receptor de fuerza que cuando el mecanismo de elevación está sometido a una carga mide el grado de torsión de la transmisión alrededor del árbol propulsor. Basándose en la torsión medida, puede determinarse entonces la carga que actúa sobre el mecanismo de elevación.

El objetivo de la presente invención es prever un mecanismo de elevación con un dispositivo para determinar la carga en el que la determinación de la carga, protegida contra las acciones mecánicas exteriores, se realiza directamente en el torno y está en condiciones de determinar tanto la carga total que cuelga de los cables como también cargas individuales y eventualmente la posición de los centros de gravedad.

Para conseguir este objetivo se propone según la invención que en un mecanismo de elevación con un dispositivo para determinar la carga con dos tambores de doble cable de eje común y que se propulsan sincrónicamente, un cable de carga de cada par de cables de carga es conducido en un primer plano de conducción común de la carga tangente a los tambores de doble cable, que discurre esencialmente horizontal y que es desviado a la vertical alrededor de poleas de guía, y los otros dos cables de carga de cada par de cables de carga son conducidos verticales en un segundo plano de conducción de carga común y tangentes a los tambores de doble cable.

La conducción de los cuatro cables de carga en dos planos orientados esencialmente transversales entre sí es el requisito previo para la determinación de la carga en un mecanismo de elevación con cuatro cables, tal como se utiliza en especial para el traslado de contenedores. Mientras que dos cables de carga de cada par de cables de carga se enrollan y desenrollan de manera vertical directamente en el tambor de cable, los otros dos cables de carga que quedan son conducidos primero esencialmente horizontales para desviarlos después a la vertical alrededor de las poleas de guía. Los tambores de doble cable están configurados y equipados de tal manera que al propulsarse los tambores de cable a través de la transmisión común, los cuatro cables se enrollan o desenrollan sincrónica y simultáneamente. Ya que la caja está articulada de manera giratoria en uno de sus lados y en el otro lado se apoya sobre un soporte de par de giro con dispositivo de medición, se pueden determinar fácilmente en el dispositivo de medición las fuerzas que representan a las fuerzas de los cables.

Para poder determinar de modo preciso las fuerzas de cable de todos los cables, y con ello la magnitud de la carga que cuelga de los cables, según otra característica de la invención se propone que el primer y el segundo plano de conducción de carga se corten en un tercer plano que pasa por el eje de giro de los tambores de doble cable y el eje de basculamiento de la transmisión del mecanismo de elevación, que está previsto sobre el lado de la caja de transmisión opuesta a las poleas de guía y el soporte de par de giro, y que al soporte de par de giro haya asignado un receptor de fuerzas para determinar la suma total de las fuerzas de cable eficaces.

Mediante la propuesta de la invención se define una dependencia geométrica entre los planos de conducción de carga y con ello de los cables de carga, así como el eje de basculamiento de la caja de transmisión, a través del cual las distancias del centro del cable de carga al eje de giro son iguales para los dos cables conducidos en los planos de conducción de carga. Independientemente de las fuerzas de cable individuales, esta disposición hace que en los ramales de cable un receptor de fuerza integrado en el soporte de par de giro determine siempre la suma total de la carga suspendida.

En otra alternativa de la presente invención está previsto que el eje de basculamiento esté previsto sobre el lado de la caja de transmisión dirigido a las poleas de guía y apartada del soporte de par de giro, que en las poleas de guía haya dispuestos ejes de medición para determinar las fuerzas de cable de los cables de carga que actúan verticales, y que las fuerzas de cable de los otros cables de carga conducidos verticales puedan registrarse en el receptor de fuerzas del soporte de par de giro próximo a los cables de carga.

En esta solución es posible determinar por separado las fuerzas de cable, como mínimo por pares. Mientras que el receptor de fuerzas del soporte de par de giro registra las fuerzas activas resultantes de los cables conducidos directamente verticales, las fuerzas de cable de los otros cables, conducidos primero aproximadamente horizontales y después desviados, pueden determinarse mediante los receptores de medición que se encuentran en los ejes de las poleas de guía. De esta manera puede darse una explicación más precisa sobre la distribución de cargas en los ramales de cable, sin que los dispositivos de medición deban estar dispuestos en las proximidades del medio receptor de cargas como sucede en el estado actual de la técnica, anteriormente descrito.

En otra forma de realización de la presente invención está previsto que las fuerzas de cable de los cables de carga, conducidos verticales en el segundo plano de conducción de la carga, puedan determinarse en los receptores de fuerza de dos soportes de par de giro próximos a los cables de carga y separados entre sí, cuya disposición geométrica con respecto a la caja de transmisión del mecanismo de elevación y la distancia a los cables de carga pueden determinarse de manera inequívoca, permitiendo el eje de basculamiento de la caja de transmisión del mecanismo de elevación, movimientos de basculamiento.

Mediante la determinación exacta de las fuerzas de cable, esta solución propuesta permite también una explicación exacta sobre el centro de gravedad de la carga. Los cables de carga conducidos alrededor de las poleas de guía permiten en los ejes de medición de las poleas de guía un cálculo exacto de la fuerza de cable que actúa verticalmente en cada uno de los cables. Para los cables de carga que el tambor de cable enrolla directamente en el plano de conducción de la carga vertical, es posible una determinación de cargas por separado de este tipo al utilizar dos soportes de par de giro separados entre sí y con receptores de fuerza asignados, que están articulados en la caja de transmisión del mecanismo de elevación y en el bastidor del mecanismo de elevación de un modo que se puede determinar geométricamente con exactitud. Preferentemente, a ambos lados de un plano medio vertical a través de la caja de transmisión, los receptores de fuerza están dispuestos separados simétricamente a una distancia definida, siendo conocida su distancia al cable de carga que hay que medir. Debido a las condiciones geométricas se puede determinar fácilmente la carga de cable que hay que medir en los dispositivos de medición de fuerza y si en los dos dispositivos de medición de fuerza se registran cargas de distinta magnitud, esto es indicio de que el centro de gravedad se encuentra desplazado. Ya que las cargas de cable distintas pueden determinarse también en las poleas de guía, mediante las relaciones geométricas se puede calcular con exactitud la posición del centro de gravedad de la carga y evaluarse de manera correspondiente.

Ya que al enrollar o desenrollar el cable varía la distancia de los cables a los dispositivos de medición de fuerzas o a los soportes de par de giro, según otra característica de la invención está previsto que los datos variables de las separaciones de los cables se controlan y determinan electrónicamente dentro del segundo plano de conducción de cargas. Este control es conocido en principio y aquí se utiliza para obtener señales de medición inequívocas para cualquier altura de elevación.

Con la invención se propone un mecanismo de elevación con un dispositivo para determinar cargas, que se realiza directamente en el torno. Con ello, el dispositivo de medición queda ampliamente protegido frente a influencias de medición externas y no se producen las aceleraciones acentuadas que aparecen en las mediciones relativas con receptores de fuerzas arrastrados sobre el medio receptor de cargas. Con la invención las mediciones son siempre absolutas.

Un ejemplo de realización de la invención se representa en los dibujos y se describirá a continuación.

Se muestra:

Fig. 1 la vista de una instalación de grúa de la invención,

Fig. 2 una realización del mecanismo de elevación según la invención para determinar cargas,

Fig. 3 una representación esquemática 3D simplificada del mecanismo de elevación según la Fig. 2,

Fig. 4 una representación esquemática 3D de una primera variante de realización y

Fig. 5 una representación esquemática 3D de una segunda variante de la invención.

En la Fig. 1 se muestra en una representación simplificada la vista general de una instalación de grúa en la que puede utilizarse la presente invención. La grúa-puente 1 montada sobre el suelo consta del puente 2 y del carro 3. Desde el mecanismo de elevación 4 dos tambores de doble cable 4.1 y 4.2 llevan cada uno dos cables, 5.1 a 5.4, es decir en total cuatro, hasta el medio receptor de cargas 6 que lleva la carga 7. En el ejemplo de realización representado la carga es un contenedor ISO.

En la Fig. 2 se representa ampliado en una vista en detalle el mecanismo de elevación 4 sobre el carro 3. El mecanismo de elevación 4 consta de la transmisión 8 con su caja de transmisión, de los motores propulsores 9, de los dos tambores de doble cable 4.1 y 4.2 y de las dos poleas de guía 10.1 y 10.2. La caja de transmisión 8 apoya dentro del carro 3 sobre los dos apoyos de transmisión 11.1 y 11.2 y el soporte de par de giro 12.

Se distinguen los cables de carga 5.3 y 5.4 en un primer plano horizontal de conducción de carga entre los tambores de doble cable 4.1 o 4.2 y las poleas de guía 10.1 o 10.2, mientras que los cables de carga 5.1 y 5.2 son conducidos directamente por los tambores de carga 4.1 y 4.2 verticalmente en un segundo plano vertical común de conducción de carga. El eje de basculamiento 13 de la caja de transmisión 8 discurre a través de los dos cojinetes de transmisión 11.1 y 11.2, estando con ello en un plano 14 que discurre a través del punto de intersección de los dos planos de conducción de cable y el eje de giro de los tambores de cable 4.1 y 4.2. En el descenso vertical y horizontal representado del cable, para estas condiciones geométricas, las distancias desde el centro del cable al eje de basculamiento 13 son iguales, es decir, y es igual a z.

Con la disposición representada del mecanismo de elevación se asegura que el receptor de fuerzas 15 integrado en el soporte de par de giro 12 determina la suma total de la carga, independientemente de las fuerzas de cable individuales en los ramales de cable 5.1 a 5.4. De todas las maneras, con esta disposición no es posible afirmar nada sobre el centro de gravedad de la carga 7.

La solución anteriormente descrita se representa en la Fig. 3 en una representación esquemática 3D, de nuevo simplificada geométricamente. Se distinguen el mecanismo de elevación 4, los dos tambores de doble cable 4.1 y 4.2 y las dos poleas de guía 10.1 y 10.2. La caja de transmisión 8 apoya dentro del carro 3 sobre el eje de basculamiento 13, que discurre a través de los cojinetes de engranaje 11.1 y 11.2 y el soporte de par de giro 12. El eje de basculamiento 13 se encuentra en un tercer plano 14, indicado mediante trazos y puntos, que discurre a través del punto de intersección de los dos planos de conducción de carga y el eje de giro de los tambores de cable 4.1 y 4.2. Tal como se ha descrito, las distancias del centro del cable al eje de giro 13 son iguales, es decir, y es igual a z. Aquí, y describe la distancia del cable de carga 5.1 al eje de basculamiento 13 y z la distancia del cable de carga 5.3 al eje de basculamiento 13. Lo mismo se cumple para los cables de carga 5.2 y 5.4 de los otros tambores de doble cable. El receptor de fuerzas 15, integrado en el soporte de par de giro 12 y no representado en detalle, determina con esta disposición la suma total de la carga, independientemente de las fuerzas de cable individuales en los ramales de
cable 5.1 a 5.4.

Otra alternativa de la invención se representa en la Fig. 4. En una representación esquemática 3D se distingue el mecanismo de elevación 4, del que se representan los dos tambores de doble cable 4.1 y 4.2 y las poleas de guía 10.1 y 10.2. La caja de transmisión 8 apoya, dentro del carro 3, sobre los dos cojinetes de transmisión 16.1 y 16.2, así como sobre el soporte de par de giro 17. Las fuerzas de los cables 5.3 y 5.4 se determinan a través de los ejes de medición 19.1 y 19.2 de las poleas de guía 10.1 y 10.2, y el receptor de fuerzas 18 integrado en el soporte de par de giro 17 determina la suma de la carga a partir de las fuerzas de cables individuales, que actúan verticalmente, en los ramales de cable 5.1 y 5.2. Esta solución permite, por lo tanto, una determinación por separado de las fuerzas de cable en los dos lados de la transmisión, no pudiéndose con esta disposición hacer ninguna afirmación acerca del centro de gravedad de la carga 7.

La representación de la Fig. 5 muestra otra alternativa de la invención, designándose también aquí el mecanismo de elevación con 4. Los dos tambores de doble cable llevan las cifras 4.1 y 4.2. Los cables de carga 5.3 y 5.4 son conducidos a través de las poleas de guía 10.1 y 10.2, que como en la solución según la Fig. 4 van provistas de ejes de medición 19.1 y 19.2 y permiten una medida por separado de las fuerzas de cable en los ramales de cable 5.3 y 5.4. La caja de transmisión 8 apoya dentro del carro 3 sobre el cojinete de transmisión 20 y los dos soportes de par de giro 21.1 y 21.2. En los soportes de par de giro 21.1 y 21.2 hay previstos receptores de fuerza 22.1 y 22.2 integrados, que determinan individualmente las fuerzas de cable, de acción vertical, de los ramales de cable 5.1 y 5.2. Se conocen al respecto los datos siguientes:

Los valores de medición constantes en los receptores de fuerza 22.1 y 22.2, la distancia constante a del soporte de par de giro, la geometría del perfil de la ranura de los tambores de cable y las distancias x de medida que dependen de la correspondiente altura de elevación que se modifican al enrollar y desenrollar. Estos datos variables se controlan y envían electrónicamente, tal como se conoce por el estado actual de la técnica.

Las fuerzas de cable en los ramales de cable 5.3 y 5.4 se determinan por separado, de tal manera que ahora se conocen y pueden evaluar las fuerzas de cable de cada uno de los ramales de cable 5.1 a 5.4. Mediante la determinación exacta de estas fuerzas de cable con la disposición de apoyo del mecanismo de elevación es posible hacer una afirmación sobre la posición del centro de gravedad de la carga 7.

Lista de referencias

Grúa puente

1

Puente

2

Carro

3

Mecanismo de elevación

4

Tambor de doble cable

4.1; 4.2

Cables de carga

5.1 a 5.4

Medio receptor de carga

6

Carga

7

Caja de transmisión

8

Motor propulsor

9

Poleas de guía

10.1; 10.2

Cojinete de transmisión

11.1; 11.2

Soporte de par de giro

12

Eje de basculamiento

13

Plano

14

Receptor de fuerzas

15

Cojinete de transmisión

16.1; 16.2

Soporte de par de giro

17

Receptor de fuerzas

18

Ejes de medición

19.1; 19.2

Cojinete de transmisión

20

Soporte de par de giro

21.1; 21.2

Receptor de fuerzas

22.1; 22.2

Claims (5)

1. Mecanismo de elevación (4), en especial un mecanismo de elevación de una grúa para el traslado de contenedores, con un dispositivo para recoger la carga, con al menos un tambor de cable (4.1; 4.2), como mínimo un motor propulsor (9) y una transmisión de mecanismo de elevación dispuesta entre el motor propulsor (9) y el tambor de cable (4.1, 4.2), que está dispuesta en una caja de transmisión (8) del mecanismo de, estando apoyada la caja de engranaje (8) del mecanismo de elevación en la zona de uno de sus extremos del lado frontal de modo giratorio alrededor de un eje que discurre paralelo al eje del tambor de cable y pudiéndose apoyar en la zona de su otro extremo del lado frontal sobre como mínimo un soporte de par de giro (17), en el que hay dispuesto un equipo de medición para la medición indirecta de la carga que cuelga de los cables (5.1 a 5.4), caracterizado porque el mecanismo de elevación (4) tiene dos tambores de doble cable (4.1 y 4.2) propulsables sincrónicamente en el mismo eje, cada uno con un par de cables de carga (5.1 a 5.4) enrollables y desenrollables en el mismo sentido, siendo conducido un cable de carga (5.3; 5.4) de cada par de cables de carga (5.1; 5.3 y 5.2; 5.4) en un primer plano de conducción de carga común, que discurre esencialmente horizontal tangente a los tambores de doble cable (4.1 y 4.2), y es desviado en la vertical alrededor de las poleas de guía (10.1; 10.2), y los otros dos cables de carga (5.1; 5.2) de cada par de cables de carga (5.1; 5.3 ó 5.2; 5.4) son conducidos verticalmente en un segundo plano común de conducción de cargas tangente a los tambores de doble cable (4.1 y 4.2).

2. Mecanismo de elevación según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer y el segundo plano de conducción de carga se cortan en un tercer plano (14) que discurre a través del eje de giro de los tambores de doble cable (4.1 y 4.2) y los ejes de basculamiento (13) de la transmisión del mecanismo de elevación (8), que está dispuesto en el lado de la caja de transmisión (8) opuesto a las poleas de guía (10.1 y 10.2) y al soporte de par de giro (12), y porque el soporte de par de giro (12) tiene un receptor de fuerzas (15) para determinar la suma total de las fuerzas de cable que actúan.

3. Mecanismo de elevación según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje de basculamiento (13) está previsto en el lado de la caja de transmisión (8) dirigido a las poleas de guía (10.1 y 10.2) y opuesto al soporte de par de giro (17), porque en las poleas de guía (10.1 y 10.2) hay dispuestos ejes de medición (19.1; 19.2) para medir las fuerzas de cable de los cables de carga (5.3 y 5.4) guiados y que actúan allí verticalmente, y porque las fuerzas de cable de los otros cables de carga (5.1 y 5.2) conducidos verticalmente pueden medirse en el receptor de fuerzas (18) de los soportes de par de giro (17) próximos a los cables de carga (5.1 y 5.2).

4. Mecanismo de elevación según la reivindicación 1, caracterizado porque las fuerzas de cable de los cables de carga (5.1 y 5.2) conducidos verticalmente en el segundo plano de conducción de carga pueden medirse en los receptores de fuerzas (22.1 y 22.2) de dos soportes de par de giro (21.1 y 21.2) separados entre sí y próximos a los cables de carga (5.1 y 5.2), cuya disposición geométrica con referencia a la caja de transmisión (8) y a las distancias (x) a los cables de carga (5.1 y 5.2) puede determinarse inequívocamente, permitiendo el eje de basculamiento de la caja de transmisión (8) movimientos de basculamiento.

5. Mecanismo de elevación según la reivindicación 1, caracterizado porque los datos variables de las distancias de los cables dentro del segundo plano de conducción de carga se controlan y determinan electrónicamente.