ES2641734T3 - Actuador de equipo de izado - Google Patents

Abstract

Un sistema de izado, que comprende: un controlador (150); un actuador (112), que responde a dicho controlador y que incluye una polea (111) de tambor con un cable (113) fijado a la misma y enrollado sobre la misma en una sola capa para sostener una carga en un extremo libre de dicho cable (113); y una interfaz de carga conectada operativamente al extremo de dicho cable (113), incluyendo dicha interfaz de carga controles de usuario y generando dicha interfaz de carga señales que se han de transmitir a dicho controlador (150), provocando dicho controlador (150), en respuesta a las señales, el funcionamiento de un motor para levantar y bajar la carga suspendida de dicho actuador (112), siendo la polea (111) de tambor accionada por el motor y una transmisión asociada, caracterizado por que dicha transmisión tiene conjuntos de reductor de engranajes a modo de bloques de construcción superpuestos, siendo el motor adecuado para el uso con una pluralidad de conjuntos de reductor de engranajes alternativos, de tal manera que una combinación del motor y los conjuntos de reductor de engranajes a modo de bloques de construcción superpuestos determina la capacidad de izado de carga del actuador (112).

Description

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evitando así modificaciones costosas y que requieren mucho tiempo y permitiendo la posibilidad de realizar modificaciones y actualizaciones in situ.

Otra característica que un controlador mejorado asociado con el actuador 112 permite es la capacidad de diagnóstico remoto. En una realización de diagnóstico remoto, el controlador incluye una circuitería de comunicación tal que es posible intercambiar información entre el controlador del actuador y otro dispositivo informático (por ejemplo una estación de trabajo, un controlador de grúa, etc.) a través de una conexión de red (LAN/WAN/Internet). De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la capacidad de diagnóstico remoto permite una configuración remota, así como una resolución de problemas, de un dispositivo de izado tal como un actuador.

Por ejemplo, si un cliente en Detroit tiene un problema con un actuador en particular, sería posible acceder al controlador de dicho actuador (con una determinada dirección IP de red o un identificador similar) desde un lugar remoto, o al menos recibir datos del controlador en el lugar remoto, a través de Ethernet, un módem y/o Internet, y comprobar y cambiar ajustes, así como abordar cualesquiera cuestiones de rendimiento. Se cree que la capacidad de diagnóstico y servicio remoto reduce considerablemente el coste del mantenimiento y el servicio de los sistemas, dado que actualmente no es posible llevar a cabo las tareas de servicio en el equipo de izado ni abordar problemas de rendimiento sin que, típicamente, un técnico tenga que viajar al lugar de trabajo o se haya de enviar el actuador de vuelta para el servicio. Esto reducirá enormemente el tiempo de inactividad de la unidad. Se anticipa que el controlador utilizará un protocolo de comunicación estándar, tal como CANbus, así como otras tecnologías y protocolos de comunicación digital ya conocidos, y que será al menos capaz de ejecutar y registrar una funcionalidad de diagnóstico rudimentaria, incluyendo la transmisión de información de registro y registros de rendimiento, entre otras cosas.

Como se ha descrito anteriormente, el diseño del actuador 112 es tal que el conjunto de accionamiento puede rotar en relación con la pieza fundida 840 de centrado. Tal diseño facilita el uso de una célula 1170 de carga compresiva, como está representado con mayor detalle en las FIGURAS 10 y 11. En un equipo de izado de compensación de carga convencional, la célula de carga está típicamente incorporada dentro del soporte colgante de control o efector final, donde se aplica o se une la carga, o asociada con el mismo. Sin embargo, tales sistemas requieren el uso de sensores de carga más complejos (detección de tensión y compresión) y requieren además una transmisión oportuna y precisa de señales de vuelta al controlador del actuador con el fin de controlar la carga. También requieren un diseño de la célula de carga de enclavamiento más complejo y costoso para proporcionar una seguridad razonable en caso de que falle la célula de carga basada en el soporte colgante. El montaje de la célula 1170 de carga compresiva en la pieza fundida 840 de centrado permite detectar una fuerza de rotación aplicada al brazo 710, siendo creada la fuerza de rotación por una carga suspendida en el extremo libre del cable 930. Situando la célula de carga en la caja del actuador, adyacente a los sistemas de control, también proporciona una vía de transmisión más corta y una calidad mejorada de la señal recibida por el controlador 150 (FIGURA 1).

El sacar la célula de carga fuera del camino de la carga también mejora la seguridad de los dispositivos de izado, porque si la célula de carga fallase la carga no caería necesariamente. Por lo tanto, el diseño representado en las FIGURAS 10 y 11, permite detectar la carga en un lugar adyacente al conjunto de accionamiento y sin hacer de la célula de carga un “eslabón” del sistema de izado. En el conjunto de accionamiento (por ejemplo la polea 111 de tambor, la caja 212 de engranajes reductores, la reducción (216a, b o c) de adaptador/adicional y el motor 210), los componentes del conjunto rotan axialmente sobre unos cojinetes 844 de bolas. Una superficie 1174 de actuación está asociada con el brazo 710, y el brazo 710 está a su vez montado en el manguito 712, que está empernado en una cara de montaje del reductor 212 de engranajes. La célula 1170 de carga de tipo compresión está unida rígidamente a la pieza fundida 840 de centrado del torno de izar pesos y está situada para detectar la fuerza aplicada por la superficie 1174 de actuación. Al aplicar el operario manualmente una fuerza a una carga suspendida, el mecanismo de accionamiento rota en la dirección de la flecha 1178 y cambia la fuerza aplicada a la célula de carga. Cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la compresión detectada por la célula de carga, y viceversa. Como está representado en la FIGURA 11, el sensor de fuerza puede incluir un pequeño resorte pretensor 1150 en el extremo del vástago 1145 de la célula de carga, que “compensa” el peso muerto del cable y/o del soporte colgante en dirección opuesta a la célula de carga y, como se describe posteriormente, es importante también para la detección de falta de tirantez. En una realización alternativa, la presente invención contempla deducir la carga aplicada al cable, o suspendida de forma colgante del mismo, vigilando la corriente del motor a través del controlador y el software asociado.

Otra mejora en el actuador de equipo de izado puede incluir un acondicionamiento de la señal de la célula de carga. Además de procesar la señal de la célula de carga con el fin de hacer que la señal sea útil para la presente aplicación, se contempla también el empleo de un solo circuito de acondicionamiento para la señal de la célula de carga, pudiendo emplearse hasta tres o más células de carga (por ejemplo tres intervalos de carga diferentes) y pudiendo utilizarse un circuito de acondicionamiento común o universal. De nuevo, la alternativa al enfoque del acondicionamiento universal de la señal sería tener circuitos separados para manejar las diferentes células de carga y las señales de salida que éstas generan en respuesta a la carga suspendida del cable o aplicada al mismo.

Remitiéndonos a continuación a las FIGURAS 12A-B y 13A-C y 14, en la FIGURA 12A está representado un mecanismo electromecánico mejorado para determinar la intención del operario en el soporte colgante 116 de control. Como alternativa puede emplearse un soporte colgante como el representado en la FIGURA 12B para 7 5

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controlar la presente invención. En la solicitud de EE.UU. publicada 2005/0207872A1, presentada el 21 de marzo de 2005 por M. Taylor et al. (USSN 11/085,764), se describen aspectos de un soporte colgante de este tipo. Ambos dispositivos pueden emplear diversos dispositivos de señalización (visuales, audibles, vibratorios) y pueden incluir un medio 3610 de visualización de cristal líquido o similar para indicar un estado de funcionamiento actual u otra información al operario.

En la realización de la FIGURA 12A, como está ilustrado además en las FIGURAS 13A-C, el mecanismo detector emplea una disposición 1310 de bobina, comparada con el transductor de desplazamiento variable lineal (LVDT = linear variable-displacement transducer) tradicional. En la realización, la bobina se utiliza para detectar un núcleo, consistente en una varilla metálica o un componente similar, en su interior y detectar la intención del operario (izar o bajar). Otra modificación en la realización representada es el uso de un filamento flexible 1320 para unir el núcleo a la parte deslizante del mango, la empuñadura 1716 del operario. Se cree que el uso de una disposición de bobina a medida es una alternativa menos cara al LVDT comercialmente disponible. Además, el uso de un filamento flexible (por ejemplo nailon o un plástico o material flexible similar) para unir el núcleo al mango impide cortar el núcleo en situaciones de uso en las que se aplique un par excesivo al mango o se rote éste bajo carga e impide un arrastre en el sistema si no está perfectamente alineado. También es posible emplear LVDT o dispositivos detectores magnéticos para determinar las entradas del operario hacia abajo o hacia arriba ilustradas en las FIGURAS 13A y 13B, respectivamente. Las realizaciones representadas en las FIGURAS 13A y B ilustran el movimiento respectivo del mango (flecha grande inferior) en relación con la bobina.

En la patente de EE.UU. 6,386,513 a Kazerooni para un “HUMAN POWER AMPLIFIER FOR LIFTING LOAD INCLUDING APPARATUS FOR PREVENTING SLACK IN LIFTING CABLE” (amplificador de potencia humana para izar carga que incluye un aparato para impedir la falta de tirantez en un cable de izado), publicada el 14 de mayo de 2002, y en el documento WO2005092054 para una “ELECTRONIC LIFT INTERFACE USING LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSDUCERS” (interfaz electrónica de equipo de izado que utiliza transductores diferenciales variables lineales), publicada el 16 de octubre de 2005, por ejemplo, se describen medios alternativos para detectar la entrada del operario a través del mango. En una realización, el soporte colgante de control puede ser similar al representado, por ejemplo, en la solicitud de diseño de EE.UU., en tramitación con la presente, 29/256,811.

En la FIGURA 14 está representado otro aspecto del soporte colgante de control mejorado, en el que se ha diseñado un anillo deslizante para permitir una transmisión precisa y fiable de la salida desde el sensor 1320 de bobina, así como el interruptor 1610 de alimentación o las señales eléctricas relacionadas presentes en el conector eléctrico 1624, hasta el actuador 112 a través del cable de conductor flexible de bobina de control que puede enchufarse al conector 1628. El diseño utiliza un conjunto 1620 de anillos deslizantes de tipo disco plano, en el mango de control, para permitir una rotación continua de 360 grados, independientemente del cable metálico y del cable de conductor flexible de bobina de control. El anillo deslizante a medida pasa las señales eléctricas desde el mango rotatorio hasta el cable de conductor flexible de bobina de control. El conjunto de anillos deslizantes a medida está también diseñado específicamente para permitir un acceso de aire (neumático y/o vacío) o de otro fluido a presión por su centro, a través de una entrada oscilante 1640. Esto permite al operario llevar aire comprimido al herramental final y aun así rotar 360 grados de manera continua.

Se apreciará que los contactos de anillo deslizante son conocidos, pero se cree que el diseño de un conducto eléctrico y de aire integrado que facilita una rotación ilimitada es un aspecto mejorado del diseño del soporte colgante no empleado previamente en la tecnología de izado. El conducto de aire permite preferiblemente transmitir un fluido a presión (por ejemplo neumático, vacío, hidráulico) a la herramienta asociada con el soporte colgante. El diseño mejorado controla o reduce además la “altura libre” aceptable en el soporte colgante a un coste razonable.

Remitiéndonos a las FIGURAS 13A-C, en éstas está ilustrado otro aspecto del diseño del soporte colgante, en el que la presencia del operario (de la mano sobre el mango) se detecta utilizando un sensor inductivo o preferiblemente un sensor fotoeléctrico reflector 1710. En una realización, el sensor 1710 es un sensor fotoeléctrico tubular (metal, 12 mm, PNP) y una luz indicadora en el sensor conmuta cuando éste detecta la luz reflejada para indicar la presencia de la mano de un operario. Se apreciará que se conocen diversos tipos alternativos de interruptores de hombre muerto, pero muchos de éstos requieren un agarre firme o un agarre prolongado de la empuñadura 1716 del operario, lo que puede causar tanto fatiga en el operario como confusión. El diseño representado en las FIGURAS 13A-C ilustra un sensor fotoeléctrico como un medio de detectar la mano del operario del torno de izar pesos cuando está acoplada al mango de control, lo que no requiere interpretación por parte del usuario, evitando la tendencia de los usuarios a utilizar el conmutador como un medio para encender y apagar la unidad. Cuando la mano está acoplada, el sensor envía una señal de vuelta al controlador, que entonces permite accionar el torno de izar pesos en dirección ascendente y descendente. Entre los sensores o conmutadores alternativos para detectar la mano de un operario se incluyen un interruptor de rodillos de tipo mecánico similar a los diseños conocidos, un sensor de contacto, un sensor óptico inductivo y un sensor de membrana. Como se apreciará, situar el sensor dentro del cuerpo del soporte colgante es preferible para evitar daños o una manipulación indebida, pero el mango del soporte colgante debe incluir entonces una abertura 1730 a través de la cual pueda detectarse la presencia de la mano del operario.

En diversos usos de un actuador y un soporte colgante de control, a veces es necesario cambiar o modificar la interfaz de carga in situ. Por ejemplo, en lugar de un gancho, puede ser necesario izar la carga utilizando un 8

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