ES2641040T3 - Máquina que simula el movimiento producido durante el transporte - Google Patents

Máquina que simula el movimiento producido durante el transporte Download PDF

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ES2641040T3 ES12754879.0T ES12754879T ES2641040T3 ES 2641040 T3 ES2641040 T3 ES 2641040T3 ES 12754879 T ES12754879 T ES 12754879T ES 2641040 T3 ES2641040 T3 ES 2641040T3
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Juan Alcaraz Llorca
Amparo MARTÍNEZ GINER
Enrique De La Cruz Navarro
Patricia Navarro Javierre
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Abstract

Máquina simuladora de movimiento durante el transporte para pruebas de elementos de embalaje que comprende una plataforma de carga (1), en donde en la parte inferior de dicha plataforma (1) se encuentran unidas una pluralidad de rótulas superiores (3,61,71) de ángulo de giro de ±30º y coplanarias al eje de giro de un elemento de soporte giratorio (5,5',5''); y donde de forma opuesta a la plataforma de carga (1) se encuentra una plataforma inferior (6), que dispone de unos anclajes para su fijación a una mesa de vibración vertical (25,26); además, entre la plataforma de carga (1) y la plataforma inferior (6) se sitúa un soporte central (7); y donde, además, entre las rótulas esféricas superiores (3) y las rótulas inferiores (4) con se encuentran unidos una pluralidad de servo-actuadores hidráulicos (8,8',8'') independientes entre sí; estando además dichos servo-actuadores (8,8',8'') dispuestos a lo largo de dos planos perpendiculares que pasan por el centro del elemento de soporte giratorio (5,5',5''), formando un ángulo de 90º.

Description

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DESCRIPCION
Maquina que Simula el movimiento producido durante el transporte
El campo de la tecnica de la invencion se refiere a las maquinas que realizan movimientos tridimensionales a fin de reproducir a nivel de laboratorio las condiciones de inclinacion y vibraciones aleatorias que tienen lugar en el transcurso de un transporte de mercandas.
ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR
Para reproducir los movimientos de los medios de transporte (vedculos por tierra, mar y aire) existen maquinas y/o dispositivos que utilizan servo-actuadores con diversas disposiciones y elementos de union. Existen maquinas que solamente reproducen un movimiento longitudinal (mesas de vibracion vertical con un solo actuador), maquinas que reproducen tres movimientos longitudinales y ortogonales entre sf (mesas de vibracion en tres ejes ortogonales con tres actuadores), maquinas que reproducen un movimiento angular (mesas de vibracion con un actuador), maquinas que reproducen un movimiento angular en dos direcciones ortogonales (mesas de vibracion con dos actuadores) y maquinas que reproducen movimientos en todas las direcciones longitudinales y angulares (mesas de vibracion con tres o mas actuadores).
Los movimientos mas tfpicos realizados por estos medios de transporte y que afectan al comportamiento de los productos y sus envases y embalajes cuando son transportados son las vibraciones verticales producidas por las suspensiones del vedculo y las vibraciones o movimientos de cabeceo y balanceo. En la actualidad existen mesas de vibracion que reproduzcan simultaneamente estos tres movimientos, pero lo hacen con tres o mas actuadores, siendo de coste muy elevado y con controladores de movimiento muy complejos debido a que los movimientos de los ejes no actuan de forma independiente a debido al diseno y disposicion de los estos.
El documento WO2010058632 describe un actuador hidraulico y una maquina para desarrollar pruebas de vibracion, estando provisto de una bomba hidraulica y una unidad de cilindro hidraulico. Sin embargo, el unico movimiento que realizan es en una sola direccion (vibraciones verticales). Por otro lado, el documento ES2154658 describe un dispositivo vibrador que consta de un dispositivo de soporte o molde, un cilindro para aplicar vibraciones, una unidad hidraulica para suministrar fluido hidraulico al cilindro y una unidad de control para suministrar una senal de accionamiento a una seccion de accionamiento del cilindro. El cilindro anteriormente citado esta compuesto por un servomecanismo. Sin embargo, solamente dispone de un cilindro para vibrar mecanicamente un molde en los procesos de colada continua generando vibraciones y movimientos en un unico plano.
Tambien es conocida la patente europea n° EP 1887338 que describe un aparato de pruebas para el transporte de embalajes que realiza movimientos vibratorios tridimensionales mediante el uso de muelles. Sin embargo, los movimientos realizados por este dispositivo no pueden ser controlados en todas las distintas direcciones de modo que su simulacion no se ajusta completamente a una situacion real. En la patente espanola n° ES 2154658 se describe un dispositivo vibrador que consta esencialmente de un dispositivo de soporte para un molde y un cilindro para aplicar solamente vibraciones, sin la posibilidad de realizar los multiples movimientos obtenidos usando la maquina de la invencion.
La patente US describe un aparato que evita el movimiento de una mesa u otro objeto de pruebas alrededor de un eje o ejes. El aparato comprende un dispositivo de tubo de par para estabilizar la mesa contra el giro alrededor de cada eje. El dispositivo de tubo de par tiene un tubo cilmdrico de gran diametro a modo de un elemento de par conectado en ambos extremos a un par de brazos que estan tambien unidos a la mesa. El aparato esta limitado para evitar cualquier giro en el correspondiente eje; esa solucion no aporta una simulacion real y por ello valida de las condiciones sufridas por mercandas durante su transporte que estan sometidas a movimientos de balanceo y cabeceo.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Para solventar los problemas anteriores, la maquina para simular el movimiento producido durante el transporte, que puede ser usada para simular el comportamiento de productos y/o embalajes, esta caracterizada por el hecho de que emplea dos servo actuadores hidraulicos que son los que controlan el movimiento del plano de carga de la maquina; dicho plano tiene el movimiento restringido por un cardan, de tal manera que solamente bascula respecto al punto de anclaje, pero no permite el desplazamiento de dicho punto. En el punto de anclaje anteriormente citado, el plato puede realizar movimientos de rotacion en sus dos ejes angulares de referencia ambos ortogonales entre sf mediante un sistema de cardan. Los servo actuadores estan dispuestos a lo largo de dos planos perpendiculares que pasan por el centro del cardan. Esta disposicion angular a 90°, estando desplazados del centro y coincidiendo los centros de las rotulas superiores de ambos servo actuadores con el centro del cardan, hace que los movimientos que se produzcan en cada servo actuador sean independientes del otro, de modo que el dispositivo de movimiento es mas sencillo y el coste de la maquina inferior a los actuales simuladores de movimiento contemplados en la tecnica anterior.
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Otra novedad es que la maquina esta disenada para ser instalada sobre cualquier mesa de vibracion vertical de eje unico, ya disponible en el mercado, con lo cual se tendna una mesa de vibracion que reproduce el balanceo y el cabeceo a la vez que se esta reproduciendo la vibracion vertical, con el consiguiente ahorro economico que esto representan al no tener que comprar una mesa adicional de tres o mas servo-actuadores.
A fin de simular movimientos de hasta 15° de forma simultanea en ambos movimientos de cabeceo y balanceo se han disenado rotulas esfericas que permiten alcanzar mas de 22° sin llegar a sus lfmites mecanicos. Con la finalidad de evitar que el actuador de la mesa de vibracion vertical sobre la que se instale la maquina sufra en exceso, debido a los momentos que el movimiento de balanceo y cabeceo puede provocar, se incluyeron unos medios rigidificadores que, instalados en la mesa de vibracion vertical, sin impedir su movimiento vertical, aportaban cierta rigidez en las otras direcciones, repartiendo asf esta carga dentro del sistema.
El diseno de los actuadores puede ser tanto hidraulico o electrico, si bien los actuadores hidraulicos tienen mayores ventajas y si se instala la maquina de la invencion sobre una mesa de vibracion vertical hidraulica, puede aprovecharse la fuente hidraulica existente para alimentar los servo-actuadores de la maquina de la invencion sin tener que comprar otra fuente hidraulica con el coste que esto conlleva.
La maquina admite multiples realizaciones practicas en las que se utilizan diferentes elementos de acoplamiento, cuya configuracion permite el buen funcionamiento de la misma.
A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caractensticas tecnicas, aditivos, componentes o etapas. Para el experto en la materia, otros objetos, ventajas y caractensticas de la invencion seran en parte evidentes a partir de la descripcion y en parte de la practica de la invencion. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que sean limitativos de la presente invencion. Ademas, esta invencion cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aqrn indicadas.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
FIG 1. Muestra una vista completa de la maquina objeto de la invencion.
FIG 2. Muestra una vista de la maquina objeto de la invencion instalada sobre una mesa de vibracion vertical. figura 2A se muestra una seccion transversal de la vista mostrada como Figura 2.
FIG 3. Muestra una vista detallada de los medios de seguridad, bloqueo y autonivelacion, que forman parte maquina de la presente invencion.
FIG 4. Muestra una vista detallada del movimiento de la maquina de la presente invencion.
FIG 5. Muestra una vista detallada de los medios de rigidificacion para reducir el par de fuerzas que soporta el servo- actuador hidraulico en la mesa de vibracion vertical sobre la cual esta instalada la maquina de la invencion.
FIG 6. Muestra una vista esquematizada de una segunda realizacion practica de la maquina objeto de la invencion. FIG 7. Muestra una vista esquematizada de una tercera realizacion practica de la maquina objeto de la invencion.
REALIZACION PREFERIDA DE LA INVENCION
Tal y como se muestra en la figura 1, la maquina que simula el movimiento producido durante el transporte que puede ser usada para simular el comportamiento de productos y/o embalajes, que es el objeto de la presente invencion, esta formada por una plataforma de carga (1) donde se colocan los objetos, embalajes o cargas paletizadas a ensayar, en cuya parte inferior se encuentran adosadas sendas rotulas esfericas superiores (3) de gran angulo de giro de ± 30° y coplanarias al eje de giro del cardan (5).
La plataforma inferior (6), provista de unos anclajes para su fijacion sobre cualquier mesa de vibracion vertical (1) del mercado, esta de forma opuesta a la plataforma de carga (1).
Un soporte central (7), que conecta ambas plataformas, esta situado entre la plataforma de carga (1) y la plataforma inferior (6).
Del mismo modo, se encuentran solidariamente unidos dos servo-actuadores hidraulicos (8) independientes que generan los movimientos de cabeceo y balanceo en la plataforma de carga superior entre las rotulas esfericas superiores (3) con un angulo de giro de ±30°, y las rotulas inferiores (4) con un angulo de giro de ±15°.
Sobre la plataforma inferior (6), y solidariamente unidos a los mismos, una pluralidad de actuadores neumaticos (2) estan integrados en los medios de seguridad, bloqueo y auto-nivelacion de la plataforma (6) para maniobrar la carga en plano sobre la plataforma de carga (1) cuando no hay presion hidraulica en los servo actuadores hidraulicos (8). Los medios de seguridad, bloqueo y auto-nivelacion se muestran en detalle en la figura 3.
En la figura 2 y figura 2a se muestra una vista completa de la maquina de la presente invencion instalada en una mesa de vibracion vertical (25, 26). En esta figura pueden apreciarse los medios de rigidificacion (21) que estan configurados para reducir el par de fuerzas que soporta el servo actuador hidraulico (26) de la mesa de vibracion
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La maquina de la invencion comprende un contrapeso (22) situado sobre la plataforma inferior (6), estando dicho contrapeso (22) configurado para mantener el centro de masas en el eje central del sistema. Adicionalmente, se encuentra una unidad de medicion de inercia (23) que mide el cabeceo y el balanceo, solidariamente unida a la plataforma de carga (1).
La figura 2a muestra tanto la plataforma de la mesa de vibracion vertical (25) como el servo-actuador hidraulico de la mesa de vibracion vertical (26). La figura muestra ademas los actuadores neumaticos (2) de seguridad, bloqueo y auto-nivelacion en una posicion replegada, lista para comenzar el ensayo.
La figura 3 ilustra los medios de seguridad, bloqueo y auto-nivelacion, formados por un numero de actuadores neumaticos (2), cuya funcion principal es colocar la carga en plano sobre la plataforma de carga (1) cuando no hay presion hidraulica en los servo actuadores hidraulicos (8), en cuya realizacion preferente, el servo actuador de la izquierda (8a), se encuentra en la posicion replegada, lista para comenzar con el ensayo, y el servo actuador de la derecha (8b), tiene una posicion extendida cuando no hay presion hidraulica.
Por otro lado, el cardan (5) soporta el peso del sistema y mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo asf el giro de balanceo y cabeceo, pero limitando su rotacion.
La figura 4 muestra como se realiza el movimiento en la maquina de la invencion. Las partes principales que influyen en dicho movimiento son el soporte central (7) los actuadores servo hidraulicos (8), que son los responsables de generar los movimientos de cabeceo y balanceo en la plataforma de carga superior (l); el cardan (5) que soporta el peso del sistema y mantiene el centro de giro del plano de carga permitiendo el giro de cabeceo y balanceo, pero limitando su rotacion; las rotulas esfericas superiores (3) con un angulo de giro comprendido entre ± 30°, coplanarias al eje de giro del cardan (5), y una rotula esferica inferior con un angulo de giro de ± 15°. Los servo actuadores (8) estan dispuestos a lo largo de dos planos perpendiculares que atraviesan el centro del cardan (5) formando un angulo de 90°.
La figura 5, muestra los medios de rigidificacion (21) configurados para reducir el par de fuerzas que soporta el servo actuador hidraulico (8) de la mesa de vibracion vertical (25, 26) sobre la cual esta instalado el dispositivo.
Dichos medios de rigidificacion (21) comprenden al menos una pluralidad de casquillos (213) de baja friccion, solidariamente unidos a una pluralidad de placas de rigidificacion (215) que estan configuradas para reducir el par de fuerzas que soporta el servo-actuador hidraulico de la mesa de vibracion vertical (25, 26) sobre la cual esta instalada la maquina y unidas a la masa sfsmica de la mesa de vibracion vertical (25, 26).
Finalmente, los medios de rigidificacion (21) tambien comprenden una pluralidad de cilindros (214) unidos a la plataforma de la mesa de vibracion vertical (25) y donde dichos cilindros (214) aumentan el momento de inercia del servo-actuador de la mesa de vibracion vertical (26).
Segunda realizacion practica de la invencion
En una segunda realizacion practica, mostrada en la figura 6, puede verse como los actuadores hidraulicos (8') independientes que generan los movimientos de cabeceo y balanceo de la plataforma de carga superior (1') estan dispuestos en un angulo de 90° con rotulas esfericas (61, 64) superior e inferior, mientras que el cardan (5') soporta el peso del conjunto y mantiene el centro de giro del plano de carga permitiendo el giro de balanceo y cabeceo, pero que limita la rotacion.
Tercera realizacion practica de la invencion
En una tercera realizacion practica, mostrada en la figura 7, puede verse como los actuadores (8'') comprenden una rotula (71), coplanaria al centro de una rotula esferica central (5'') en su parte superior, que soporta el peso del conjunto y mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo el giro de balanceo y cabeceo. Finalmente, la parte inferior de los actuadores (8'') esta unida a la plataforma mediante una union de un solo eje de rotacion (75).

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Maquina para simular el movimiento producido durante el transporte, en particular aplicable para simular el comportamiento de productos y/o embalajes, que comprende una plataforma de carga (1) donde se colocan los objetos, embalajes, cargas paletizadas o similares a ensayar, y se caracteriza por el hecho de que en la parte inferior de dicha plataforma (1) se encuentran solidariamente unidas una pluralidad de rotulas esfericas superiores (3, 61, 71) de angulo de giro aproximado de ± 30°, coplanarias al eje de giro de un elemento de soporte giratorio (5, 5', 5''), y donde una plataforma inferior (6), que esta situada de forma opuesta a la plataforma de carga (1), y que esta provista de unos anclajes para su fijacion a una mesa de vibracion vertical (25, 26) y donde en dicha plataforma inferior (6) se situa un contrapeso (22) configurado para mantener el centro de masa en el eje central del sistema; ademas, un soporte central (7), uniendo ambas plataformas, se situa entre la plataforma de carga (1) y la plataforma inferior (6), y, ademas, entre las rotulas esfericas superiores (3) con un angulo de giro de ±30° , y las rotulas inferiores (4) con un angulo de giro de ±15° se encuentran solidariamente unidos una pluralidad de servo-actuadores hidraulicos (8, 8', 8'') independientes entre sf y configurados para generar los movimientos de cabeceo y balanceo en la plataforma de carga superior (1); estando ademas dichos servo-actuadores (8, 8', 8'') dispuestos a lo largo de dos planos perpendiculares que pasan por el centro del elemento de soporte giratorio (5, 5', 5''), formando un angulo de 90° entre sb
  2. 2. Maquina de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por el hecho de que una pluralidad de actuadores neumaticos, hidraulicos o electricos (2) se encuentran integrados sobre los medios de seguridad, bloqueo y auto- nivelacion de la plataforma (6) en la plataforma inferior (6), y solidariamente unidos a ella, estando configurados para colocar la carga en plano sobre la plataforma de carga (1) cuando no hay presion hidraulica en los servo actuadores hidraulicos (8).
  3. 3. Maquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que comprende unos medios de rigidificacion (21) que comprenden al menos una pluralidad de casquillos (213) de baja friccion, solidariamente unidos a una pluralidad de placas de rigidificacion (215) asf como una pluralidad de cilindros (214) unidos a la plataforma de la mesa de vibracion vertical (25), y donde dichos medios de rigidificacion (21) estan configurados para reducir el par de fuerzas que soporta el servo actuador hidraulico (26) de la mesa de vibracion vertical (25) sobre la cual esta instalado el dispositivo.
  4. 4. Maquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que una unidad de medicion inercial (23) configurada para medir el cabeceo y el balanceo del conjunto esta solidariamente unida a la plataforma de carga (1).
  5. 5. Maquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que el elemento de soporte giratorio (5, 5', 5'') es un cardan (5) configurado para soportar el peso del conjunto y mantener el centro de giro del plano de carga, permitiendo el giro de balanceo y cabeceo, limitando su rotacion.
  6. 6. Maquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que los actuadores hidraulicos (8'), independientes entre sf, generan los movimientos de cabeceo y balanceo de la plataforma de carga superior (1'), estando dispuestos a 90°, y donde ademas comprenden superior e inferiormente, rotulas esfericas (61, 64), mientras que un cardan (5') soporta el peso del conjunto y mantiene el centro de giro del plano de carga permitiendo el giro de balanceo y cabeceo, pero limitando la rotacion.
  7. 7. Maquina de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque los actuadores (8'') comprenden en su parte superior una rotula (71) coplanaria al centro de una rotula esferica central (5''), que soporta el peso del conjunto y mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo el giro de balanceo y cabeceo, y donde la parte inferior de los actuadores (8'') esta unida a la plataforma mediante una union de un solo eje de rotacion (75).
  8. 8. Uso de la maquina de las reivindicaciones 1 a 7 para ensayos de embalajes y similares.
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