ES2713552T3 - Dispositivo de elevación - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de elevación (1), que incluye: un miembro de base (2), que incluye una superficie de base (19) adaptada para engancharse con una superficie de sustrato, que tiene una rosca de tornillo de base; un miembro superior (3), que tiene una superficie superior (6) adaptada para engancharse con una carga que debe subirse o bajarse, que tiene una rosca de tornillo superior; al menos un miembro intermedio (4), colocado entre dicho miembro de base (2) y dicho miembro superior (3), incluyendo cada miembro intermedio (4) roscas de tornillo primera y segunda adaptadas para engancharse con una rosca de tornillo respectiva de un miembro adyacente; medios de accionamiento, adaptados para permitir el movimiento de al menos uno de dichos miembros con respecto a su miembro adyacente para, de este modo, subir o bajar dicha superficie superior (6), caracterizado por que dicho medio de accionamiento incluye: un cilindro de accionamiento hidráulico primario (11) colocado entre dicha superficie de base (19) y dicha superficie superior (6) para subir/bajar de forma sustancialmente vertical dicha superficie superior (6) con respecto a dicha superficie de base (19); y, un motor de accionamiento eléctrico de respaldo (10) para hacer girar dicho miembro intermedio (4); un cojinete lineal (12), para evitar sustancialmente el movimiento de rotación de dichos miembros superior y de base mientras permite la rotación de dicho miembro intermedio (4) cuando se opera dicho medio de accionamiento; un controlador, operable por un usuario para controlar la subida/bajada de dicho dispositivo de elevación (1) y para operar dicho medio de accionamiento, en el que dicho controlador controla la operación simultánea de dicho medio de accionamiento para efectuar así un movimiento sustancialmente vertical de dicha superficie superior (6) con respecto a dicha superficie de base (19) a través de dicho cilindro de accionamiento primario (11), y permitir el movimiento de rotación cooperativo de dicho miembro intermedio (4) a través de dicho motor de accionamiento de respaldo (10).
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de elevacion
Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de elevacion, y en particular, a un dispositivo de soporte o de elevacion que puede sostener o levantar una carga u objeto por encima de una superficie de sustrato y luego retenerla en una posicion elevada.
La presente invencion tiene una aplicacion particular para levantar objetos pesados, como vetnculos u otras maquinas y, en particular, equipos de minena y de movimiento de tierras, que tradicionalmente se levantan inicialmente y a continuacion se suministra el material de relleno generalmente debajo, de modo que las personas u otros equipos puedan trabajar posteriormente por debajo de la maquinaria de superficie elevada o de otra carga, con un grado de seguridad relativo.
Descripcion de la tecnica anterior
La referencia en esta memoria descriptiva a cualquier publicacion anterior (o informacion derivada de la misma), o a cualquier asunto que se conozca, no es, y no debe tomarse como que un reconocimiento o admision, o cualquier forma de sugerencia de publicacion previa (o informacion derivada de la misma) o materia conocida forma parte del conocimiento general comun en el campo del esfuerzo al que se refiere esta memoria descriptiva.
En la actualidad, para realizar el mantenimiento y la reparacion de maquinaria pesada, como en aplicaciones de movimiento de tierras y minena, cuando es necesario que una persona y/o un equipo de servicio accedan a la parte inferior de la maquinaria a reparar, normalmente se usan gatos.
Tales gatos son generalmente gatos hidraulicos o neumaticos, que se basan en el mantenimiento del fluido a alta presion constante. Una vez que el equipo esta levantado, el personal de mantenimiento generalmente se mueve debajo de la maquinaria para llevar a cobo el trabajo de reparacion requerido.
Se sabe que tales sistemas hidraulicos fallan ocasionalmente, o tiene fugas, que pueden dar lugar a un fallo lento o repentino del sistema, con efectos potencialmente catastroficos.
Esto puede tener implicaciones para la salud y la seguridad en el trabajo, y en muchas situaciones, puede ser bastante peligroso. En algunas situaciones, el personal de mantenimiento y reparacion puede pasar un tiempo considerable, normalmente horas, en este ambiente peligroso debajo de una carga pesada, y solo un sistema hidraulico mantiene la maquinaria en su lugar. El riesgo puede incrementarse aun mas en muchos ambientes al aire libre, por ejemplo, en situaciones de viento, donde la maquinaria tiene un riesgo bastante alto de volarse, resbalarse o caerse.
En algunas situaciones, este riesgo puede minimizarse de alguna manera al usar relleno. Es decir, despues de que uno o mas gatos levanten inicialmente la maquinaria de gran tamano a la elevacion requerida, puede instalarse un material de relleno debajo. El material de relleno suspende el equipo en la posicion elevada, de modo que el personal de servicio y el equipo de mantenimiento pueden moverse debajo del equipo elevado. Por lo tanto, el riesgo mencionado se minimiza de alguna manera, ya que el personal solo esta en alto peligro durante el tiempo que le lleve instalar el material de relleno.
Una vez que se completan los trabajos de mantenimiento o reparacion, los gatos vuelven a elevar la maquinaria, de modo que el personal puede retirar el material de relleno y el equipo puede bajarse a su posicion operativa normal. Por lo tanto, el personal se pone nuevamente en riesgo durante esta operacion de retirada del relleno.
El documento EP 0 538 208 describe un dispositivo de levantamiento que elimina la necesidad de componentes hidraulicos o neumaticos usando una disposicion roscada. El dispositivo usa varios manguitos coaxiales que se enroscan entre sf y se operan mediante un motor electrico. Una varilla telescopica evita que el manguito superior gire, pero permite que giren los otros manguitos, incluido el manguito inferior. El control de la subida y bajada del dispositivo de levantamiento se logra mediante la operacion solamente del motor electrico. El dispositivo no proporciona un medio de levantamiento de respaldo en el caso de que esta disposicion roscada falle.
La presente invencion busca superar las desventajas de la tecnica anterior o al menos proporcionar una alteracion a los dispositivos de la tecnica anterior.
La presente invencion busca proporcionar un dispositivo de elevacion que incluya caractensticas de seguridad anadidas.
La presente invencion tambien busca proporcionar un dispositivo telescopico que pueda almacenarse de forma compacta, y que pueda elevar una carga a una elevacion relativamente alta.
Estos objetivos se resuelven mediante la presente invencion de acuerdo con la reivindicacion independiente 1. Preferentemente, dicho dispositivo tiene una forma sustancialmente tubular, en el que dicha rosca de tornillo de base se proporciona en una superficie interna de dicho miembro de base, en el que dicha rosca de tornillo superior se proporciona en una superficie externa de dicho miembro superior, y, en el que dichas roscas de tornillo primera y segunda se proporcionan en las superficies internas y externas del o de cada miembro intermedio.
Preferentemente, el dispositivo de elevacion tambien incluye un dispositivo de engranaje, adaptado para permitir la rotacion de dicho miembro intermedio cuando se opera dicho medio de accionamiento.
Preferentemente, dicho dispositivo de engranaje incluye:
una primera rueda dentada unida operativamente a dicho cojinete lineal, y adaptada para ser accionada por dicho medio de accionamiento; y,
una segunda rueda dentada unida operativamente a dicho miembro intermedio, y enganchada de forma operativa con dicha primera rueda dentada, que esta adaptada para permitir la rotacion de dicho miembro intermedio cuando dicho medio de accionamiento gira.
Tambien preferentemente, se realiza el dispositivo de elevacion en el que dicho dispositivo de engranaje se acciona mediante un medio de accionamiento electrico.
Preferentemente, cuando dicha superficie superior se mueve a una posicion final, dicho cilindro hidraulico se retrae ligeramente, de modo que dichas roscas de tornillo soportan sustancialmente cualquier carga en dicho dispositivo de elevacion.
Tambien preferentemente, cuando dicha superficie superior debe moverse, dicho cilindro hidraulico se eleva ligeramente para aliviar cualquier carga provista en dichas roscas de tornillo, y posteriormente dicho cilindro hidraulico y dicho motor de accionamiento se operan de manera sustancialmente simultanea para efectuar la subida/bajada de dicho dispositivo de elevacion.
Preferentemente, dicho controlador es operable por dicho usuario a traves de un teclado, una PDA u otro dispositivo de entrada conectado operativamente a dicho controlador a traves de un canal de comunicaciones, incluso a traves de un canal por cable o inalambrico provisto localmente o de forma remota desde dicho dispositivo de elevacion. Tambien preferentemente, dicho dispositivo de elevacion esta conectado operativamente a al menos otro dispositivo de elevacion, estando controlados los dispositivos de elevacion para operar por separado o simultaneamente para levantar una carga.
En una forma mas amplia, la presente invencion proporciona un metodo para operar un dispositivo de elevacion. El metodo incluye preferentemente
colocar al menos un dispositivo de elevacion, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, entre una superficie de sustrato y dicha carga;
operar un controlador para controlar la subida o bajada de una superficie superior y, por lo tanto, subir o bajar dicha carga.
Tambien preferentemente, se coloca una pluralidad de dispositivos de elevacion entre la superficie del sustrato y dicha carga, y, en el que dicho controlador recibe informacion de entrada de un usuario y de cada uno de dicha pluralidad de dispositivos de elevacion para controlar la subida o bajada de dicha carga.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se entendera mas completamente a partir de la siguiente descripcion de realizaciones preferidas pero no limitativas de la misma, descritas en relacion con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra una vista isometrica del dispositivo de elevacion de acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion en una posicion extendida;
la figura 2 ilustra el dispositivo mostrado en la figura 1 pero en la posicion retrafda;
la figura 3 ilustra una vista en alzado del dispositivo de la figura 1;
la figura 4 ilustra una vista en alzado del dispositivo de la figura 2 en la posicion comprimida;
la figura 5 muestra una vista en seccion del dispositivo;
la figura 6 muestra una vista despiezada del dispositivo de la presente invencion;
la figura 7 muestra un diagrama del controlador para operar el dispositivo de elevacion; y,
la figura 8 muestra un diagrama que muestra el control de una pluralidad de dispositivos de elevacion.
Descripcion detallada de realizaciones preferidas
A lo largo de los dibujos, se usaran numeros similares para identificar caractensticas similares, excepto cuando se indique expresamente lo contrario.
El dispositivo de elevacion 1, que generalmente es de forma sustancialmente tubular/cilmdrica, incluye un miembro de base 2, un miembro superior 3 y, al menos, un miembro intermedio 4.
El miembro de base 1 incluye una superficie de base 19 adaptada para engancharse con una superficie de sustrato 5, e incluye una rosca de tornillo 6, que se muestra provista en una superficie interna del miembro de base 2.
El miembro superior 3 tiene una superficie superior 6 que esta adaptada para enganchar una carga u objeto a subir o bajar. El miembro superior 3 se muestra provisto de una rosca de tornillo 7 en su superficie exterior.
Se proporciona un miembro intermedio 4 entre el miembro de base 2 y el miembro superior 3. Podnan proporcionarse opcionalmente miembros intermedios 4 adicionales. Cada miembro intermedio 4 incluye las roscas de tornillo 8 y 9, provistas en las superficies exterior e interior del miembro intermedio 4, para engancharse y cooperar con las roscas de tornillo de los miembros adyacentes.
En los dibujos, la rosca de tornillo 8 en la superficie exterior del miembro intermedio 4 se engancha y coopera con la rosca de tornillo 6 en la superficie interior del miembro de base 2. Ademas, la rosca de tornillo 9 en la superficie interior del miembro intermedio 4 se engancha y coopera con la rosca de tornillo 7 en la superficie exterior del miembro superior 3.
El medio de accionamiento permite el movimiento de cada miembro 2, 3 y 4 con respecto a su miembro adyacente. Por ejemplo, el miembro intermedio 4 esta adaptado para girar y moverse hacia arriba o hacia abajo con respecto al miembro de base 2. El miembro superior 3 esta adaptado para moverse hacia arriba y hacia abajo con respecto al miembro intermedio 4. Se impide preferentemente que el miembro superior 3 gire axialmente cuando sube o baja, como se describira mas adelante.
Un medio de accionamiento puede estar realizado en una variedad de formas. El medio de accionamiento mostrado en los dibujos ilustra un medio de accionamiento primario realizado como un cilindro hidraulico 11 telescopico de dos fases, y un motor de accionamiento 10 electrico. Sin embargo, los expertos en la materia apreciaran que pueden realizarse otras versiones del medio de accionamiento para lograr funciones similares.
Tambien se muestra en los dibujos la inclusion de un cojinete lineal 12 en cada lado del dispositivo 1 que permite subir/bajar verticalmente la superficie superior 6 al tiempo que evita sustancialmente el movimiento de rotacion del miembro superior 3 con respecto al miembro de base 2 pero mientras sigue permitiendo el movimiento de rotacion del miembro intermedio 4. El cojinete lineal 12 incluye generalmente tres componentes, concretamente, un componente de base 13, un componente intermedio 14 y un componente superior 15, cada uno de los cuales se conecta de forma deslizante para evitar sustancialmente el movimiento de rotacion del miembro superior 3 con respecto al miembro de base 2.
Tambien se muestra en los dibujos la provision de un dispositivo de engranaje 16 que incluye un primer engranaje o un engranaje 17 mas pequeno que esta unido operativamente al cojinete lineal 16 y adaptado para accionarse mediante el motor de accionamiento 10, y un segundo engranaje 18 que esta unido operativamente al miembro intermedio 4 y que se engancha operativamente con la primera rueda dentada 17, y que esta adaptado para hacer girar el miembro intermedio 4 cuando el medio de accionamiento 10 gira. Este dispositivo de engranaje 16 se acciona preferentemente mediante un medio de accionamiento 10 electrico.
Tambien se proporciona un cilindro hidraulico 11 que sube o baja de forma sustancialmente vertical el miembro superior 3 con respecto al miembro de base 2. Se ilustra un cilindro hidraulico telescopico de dos fases, pero se apreciara que pueden proporcionarse alternativamente otros medios de accionamiento apropiados.
Para operar el dispositivo, se proporciona un controlador que es operable por un usuario para controlar la subida o bajada del dispositivo de elevacion y para operar el medio de accionamiento.
Como se muestra en las figuras 7 y 8, el controlador puede controlar la operacion de uno o mas dispositivos de elevacion a traves de un dispositivo de entrada operado por el usuario. El dispositivo de entrada operado por el usuario puede ser un teclado, un ordenador, una PDA u otro dispositivo de entrada en el que un usuario puede introducir instrucciones. Puede proporcionarse al dispositivo de elevacion de forma local remota, a traves de un dispositivo de comunicaciones por cable o inalambrico.
El controlador controla la operacion simultanea de una pluralidad de dispositivos de elevacion 1, y para cada dispositivo controla el par de medios de accionamiento 10 y 11 para efectuar de ese modo un movimiento sustancialmente vertical del miembro superior 3 con respecto al miembro de base 2 a traves de un primer medio de accionamiento 11 y, un movimiento de rotacion cooperativo del miembro intermedio 4 a traves de un segundo medio de accionamiento 10.
El primer medio de accionamiento 11 esta realizado como un cilindro hidraulico, y el segundo medio de accionamiento 10 esta realizado como un motor de accionamiento electrico. Las alternativas seran evidentes para los expertos en la materia.
En uso, la operacion basica puede ser generalmente como sigue. A medida que se suministra presion hidraulica al cilindro telescopico 11 desde un circuito de alta presion, puede aplicarse una presion baja al motor de accionamiento 10 por tornillo.
Cualquier carga se eleva sustancialmente mediante el cilindro hidraulico 11, mientras que el motor de accionamiento 10 por tornillo hace girar el miembro intermedio 4 para "seguir" al cilindro hidraulico 11 desatornillandose del miembro de base 2 inferior y extendiendo simultaneamente el miembro superior 3.
Una vez en la posicion elevada, el cilindro hidraulico 11 se retrae ligeramente mientras el tornillo se mantiene estacionario, por lo que la carga ahora se apoya solo en la rosca de tornillo. Esto eleva efectivamente la carga por medios mecanicos automaticos.
Para bajar la carga, primero se opera el cilindro hidraulico 11 para desplazarse hacia arriba ligeramente para liberar la carga de las roscas de tornillos y para permitir que comience a girar en la direccion hacia abajo. En este punto, el cilindro 11 cambia entonces a la direccion hacia abajo con la rosca de tornillo justo delante de el. Si en alguna fase el cilindro hidraulico 11 o las mangueras fallan, la carga se transferira instantaneamente a las roscas de tornillo mientras se desplaza en cualquier direccion.
Por lo tanto, un experto en la materia entendera que una vez en la posicion de bloqueo, en caso de cualquier fallo, que ocasionalmente pueda producirse en situaciones peligrosas, el fallo repentino o lento del sistema debe superarse. Por lo tanto, el personal y el equipo de mantenimiento y reparacion pueden colocarse de manera segura debajo de cualquier carga pesada, con el riesgo de que cualquier cafda accidental de la carga se minimice sustancialmente.
Se apreciara que en uso, puede usarse simultaneamente una pluralidad de tales dispositivos de elevacion. Pueden usarse circuitos de control para operar simultaneamente los diversos medios de accionamiento, etc., de modo que puede lograrse el equilibrio proporcional correcto de la carga a traves de varios de estos dispositivos de elevacion. Pueden usarse varios sensores o monitores para garantizar que cada uno de los dispositivos opere al umsono o segun se requiera, para tener en cuenta variaciones como la distribucion desigual de la carga, factores ambientales como el viento, etc.
Los expertos en la materia apreciaran que, como se ha descrito anteriormente, pueden realizarse numerosas variaciones y modificaciones al dispositivo de elevacion.
Claims (9)
1. Un dispositivo de elevacion (1), que incluye:
un miembro de base (2), que incluye una superficie de base (19) adaptada para engancharse con una superficie de sustrato, que tiene una rosca de tornillo de base;
un miembro superior (3), que tiene una superficie superior (6) adaptada para engancharse con una carga que debe subirse o bajarse, que tiene una rosca de tornillo superior;
al menos un miembro intermedio (4), colocado entre dicho miembro de base (2) y dicho miembro superior (3), incluyendo cada miembro intermedio (4) roscas de tornillo primera y segunda adaptadas para engancharse con una rosca de tornillo respectiva de un miembro adyacente;
medios de accionamiento, adaptados para permitir el movimiento de al menos uno de dichos miembros con respecto a su miembro adyacente para, de este modo, subir o bajar dicha superficie superior (6), caracterizado por que dicho medio de accionamiento incluye:
un cilindro de accionamiento hidraulico primario (11) colocado entre dicha superficie de base (19) y dicha superficie superior (6) para subir/bajar de forma sustancialmente vertical dicha superficie superior (6) con respecto a dicha superficie de base (19); y,
un motor de accionamiento electrico de respaldo (10) para hacer girar dicho miembro intermedio (4);
un cojinete lineal (12), para evitar sustancialmente el movimiento de rotacion de dichos miembros superior y de base mientras permite la rotacion de dicho miembro intermedio (4) cuando se opera dicho medio de accionamiento;
un controlador, operable por un usuario para controlar la subida/bajada de dicho dispositivo de elevacion (1) y para operar dicho medio de accionamiento, en el que dicho controlador controla la operacion simultanea de dicho medio de accionamiento para efectuar asf un movimiento sustancialmente vertical de dicha superficie superior (6) con respecto a dicha superficie de base (19) a traves de dicho cilindro de accionamiento primario (11), y permitir el movimiento de rotacion cooperativo de dicho miembro intermedio (4) a traves de dicho motor de accionamiento de respaldo (10).
2. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho dispositivo tiene una forma sustancialmente tubular, en el que dicha rosca de tornillo de base se proporciona en una superficie interior de dicho miembro de base (2), en el que dicha rosca de tornillo superior se proporciona en una superficie exterior de dicho miembro superior (3), y en el que dichas roscas de tornillo primera y segunda se proporcionan en las superficies interior y exterior de dicho miembro intermedio (4).
3. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que incluye un dispositivo de engranaje que incluye:
una primera rueda dentada unida operativamente a dicho cojinete lineal, y adaptada para ser accionada por dicho motor de respaldo (10); y,
una segunda rueda dentada unida operativamente a dicho miembro intermedio (4), y enganchada operativamente a dicha primera rueda dentada, que esta adaptada para permitir la rotacion de dicho miembro intermedio (4) a medida que dicho motor de respaldo (10) gira.
4. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, cuando dicha superficie superior (6) se mueve a una posicion final, dicho cilindro hidraulico (11) se retrae ligeramente, de modo que dichas roscas de tornillo soportan sustancialmente cualquier carga en dicho dispositivo de elevacion (1).
5. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, cuando dicha superficie superior (6) se va a mover, dicho cilindro hidraulico (11) se eleva ligeramente para liberar cualquier carga provista en dichas roscas de tornillo, y posteriormente dicho cilindro hidraulico (11) y dicho motor de accionamiento de respaldo (10) se operan de manera sustancialmente simultanea para efectuar la subida/bajada de dicho dispositivo de elevacion (1).
6. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho controlador es operable por dicho usuario a traves de un teclado, una PDA u otro dispositivo de entrada conectado operativamente a dicho controlador a traves de un canal de comunicaciones, incluso a traves de un canal por cable o inalambrico provisto localmente o de forma remota desde dicho dispositivo de elevacion (1).
7. Un dispositivo de elevacion (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, conectado operativamente a al menos otro dispositivo de elevacion (1), los dispositivos de elevacion (1) controlados para operar por separado o simultaneamente para levantar una carga.
8. Un metodo para elevar una carga, incluyendo las etapas de:
colocar al menos un dispositivo de elevacion (1), de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, entre una superficie de sustrato y dicha carga;
operar un controlador para controlar la subida o bajada de una superficie superior (6) y, por lo tanto, subir o bajar dicha carga.
9. Un metodo para elevar una carga de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que una pluralidad de dispositivos de elevacion (1) estan colocados entre la superficie del sustrato y dicha carga, y, en el que dicho controlador recibe informacion de entrada de un usuario y de cada uno de dicha pluralidad de dispositivos de elevacion (1) para controlar la subida o bajada de dicha carga.
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