ES3044117T3

ES3044117T3 - Self-reeling belt drive mechanism

Info

Publication number: ES3044117T3
Application number: ES21844569T
Authority: ES
Inventors: Blake Sessions; Toomas Sepp
Original assignee: Liftwave Inc
Current assignee: Liftwave Inc
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2025-11-26
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: AU2021410706A1; EP4248106B1; JP2024502272A; WO2022140374A1; CA3206494A1; PL4248106T3; JP7785777B2; SI4248106T1; US12435775B2; US20230366453A1; KR20230118869A; ZA202305472B; DK4248106T3; EP4248106A1; MX2023007627A

Abstract

La presente divulgación se refiere a un mecanismo de transmisión por correa que permite desenrollar o extraer la correa de un sistema accionado por correa (o sistema accionado por correa). El mecanismo cuenta con un carrete autoenrollable que enrolla o desenrolla automáticamente partes de la correa a medida que se extraen o se introducen en el sistema. Un segundo eje de rotación (eje tensor), con una o más poleas (por ejemplo, rodillos), se puede acoplar rotacionalmente a un cabrestante mediante una correa y se puede utilizar para accionar mecanismos adicionales en el mecanismo de transmisión por correa, como un mecanismo de enrollado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Mecanismo de transmisión por correa autoenrollable

[0003] REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS CAMPO TÉCNICO

[0004] La divulgación se refiere generalmente a una transmisión por correa autoenrollable.

[0005] ANTECEDENTES

[0006] Las correas modernas tienen muchas características deseables. Pueden ser ligeras, de bajo mantenimiento y tener resistencia elevada bajo tensión. Actualmente se están adaptando muchas aplicaciones nuevas y antiguas de correas modernas.

[0007] El documento WO 2019/051407 A1 muestra aparatos, sistemas y métodos para sistemas de actuadores lineales impulsados por correa.

[0008] SUMARIO

[0009] En la reivindicación 1 se define un mecanismo según la presente invención. En las reivindicaciones dependientes se exponen desarrollos ulteriores ventajosos de la presente invención.

[0010] En general, la presente invención implica un mecanismo de transmisión por correa autoenrollable que incluye un cabestrante configurado para extraer una correa o liberar la correa hacia un sistema accionado por correa y un árbol loco acoplado al cabestrante a través de la correa. El árbol loco está configurado para rotar en una dirección de extracción cuando el cabestrante rota en una dirección de extracción y el árbol loco rota en una dirección de liberación. El árbol incluye un primer extremo configurado para aceptar una o más vueltas de la correa, un segundo extremo acoplado a un rodamiento de bloqueo unidireccional y un primer engranaje conectado al primer rodamiento de bloqueo unidireccional. El primer rodamiento de bloqueo unidireccional se acopla cuando el árbol loco rota en la dirección de extracción, haciendo que el primer engranaje rote con el árbol loco rotativo. El primer rodamiento de bloqueo unidireccional se desacopla cuando el árbol loco rota en la dirección de liberación, permitiendo el movimiento relativo entre el primer engranaje y el árbol loco. El mecanismo de transmisión por correa incluye además una bobina que recibe o libera una porción de la correa, incluyendo la bobina un cubo exterior que está configurado para rotar y enrollar o desenrollar la porción de la correa alrededor de la periferia del cubo exterior y un segundo engranaje acoplado con el cubo exterior. El segundo engranaje está configurado para ser impulsado por el primer engranaje de tal manera que el primer engranaje impulsa el segundo engranaje, haciendo que el cubo exterior rote en una dirección para enrollar la porción de la correa cuando el árbol loco rota en la dirección de extracción.

[0011] Las implementaciones pueden incluir opcionalmente una o más de las siguientes características.

[0012] En algunas implementaciones, la bobina incluye un cubo interior conectado a un eje de rueda central a través de un segundo rodamiento de bloqueo unidireccional. El segundo rodamiento de bloqueo unidireccional que permite que el cubo interior rote con respecto al eje de rueda central cuando el cubo exterior se hace rotar en una dirección para enrollar la porción de la correa. El segundo rodamiento de bloqueo unidireccional evita la rotación entre el cubo interior y el eje de rueda central cuando el cubo exterior se hace rotar en una dirección para desenrollar la porción de la correa. El cubo interior se puede acoplar por fricción con el cubo exterior de tal manera que el cubo exterior supere una fuerza de fricción entre el cubo interior y el cubo exterior para rotar con respecto al cubo interior cuando rota en una dirección para desenrollar la porción de la correa.

[0013] En algunas implementaciones, el primer engranaje del mecanismo de transmisión por correa es un engranaje cónico y el segundo engranaje es un engranaje anular.

[0014] En algunas implementaciones, el segundo engranaje está configurado para sobremultiplicar el cubo exterior, rotando más rápido que el cubo exterior en al menos 1,5 %.

[0015] En algunas implementaciones, la correa pasa a través del sistema accionado por correa y regresa al mecanismo de transmisión por correa de tal manera que tanto un primer extremo como un segundo extremo de la correa estén dentro del mecanismo de transmisión por correa y la extracción o la liberación de la correa acciona el sistema accionado por correa. En algunas implementaciones, el sistema accionado por correa incluye un sistema de bloqueo y aparejo que se expande o se contrae a medida que la correa se extrae o se libera del sistema accionado por correa.

[0016] En algunas implementaciones, al menos un extremo de la correa está conectado eléctricamente a un circuito en el mecanismo de transmisión por correa. El circuito puede medir al menos un parámetro eléctrico asociado con la correa.

[0017] En algunas implementaciones, el mecanismo de transmisión por correa incluye una rueda codificadora que incluye una superficie exterior con nervaduras, acoplándose las nervaduras con muescas en la correa. Un eje de la rueda codificadora se puede conectar a un codificador.

[0019] Esta invención describe un mecanismo de transmisión por correa que se puede utilizar para liberar o extraer la correa de un sistema accionado por correa (o sistema de transmisión por correa). El mecanismo presenta una bobina autoenrollable que puede enrollar o desenrollar automáticamente porciones de la correa a medida que se extraen o se alimentan desde el sistema accionado por correa. Los sistemas de transmisión por correa pueden tener ventajas sobre sistemas similares. Por ejemplo, un actuador lineal impulsado por correa puede requerir menos mantenimiento, ser más ligero y capaz de más ciclos que un actuador lineal hidráulico similar. Muchos mecanismos de transmisión por correa incluyen un cabestrante, que puede recibir una o más vueltas de una correa y proporciona fuerza rotacional para extraer/tomar o liberar la correa. El cabestrante puede ser alimentado, por ejemplo, por un motor eléctrico a través de engranajes de reducción o un motor hidráulico, entre otras cosas. En algunas implementaciones, un segundo eje de rueda rotacional (p. ej. un árbol loco) con una o más poleas (p. ej. ruedas motrices o rodillos) se pueden acoplar rotacionalmente al cabestrante a través de la correa y se pueden utilizar para impulsar mecanismos adicionales en el mecanismo de transmisión por correa, como el mecanismo de enrollado como se describe anteriormente.

[0021] Las implementaciones pueden incluir opcionalmente una o más de las siguientes ventajas. En ciertas implementaciones, el mecanismo de transmisión por correa incluye una bobina impulsada por fricción, que permite variar la velocidad de rotación de la bobina independientemente del cabestrante de transmisión por correa y el árbol loco. Esto asegura que se mantenga tensión durante todas las operaciones del mecanismo de transmisión por correa sin requerir engranes variables u otros sistemas complejos para administrar las velocidades de rotación de varios componentes. Un sistema de rodamientos unidireccionales y superficies de fricción da como resultado un mecanismo de autoenrollado que es mecánicamente simple, compacto pero robusto en todo el rango de operaciones del mecanismo de transmisión por correa.

[0023] Durante el enrollado a velocidad constante, a medida que la correa se arrolla alrededor de la bobina, el diámetro efectivo de la bobina aumenta. De modo similar, el diámetro efectivo de la bobina disminuirá durante el desenrollado. Dado que el diámetro no es constante, la velocidad rotacional de la bobina se puede cambiar para continuar extrayendo (o liberando) la correa a una velocidad constante. Como se describe con mayor detalle a continuación, la bobina puede ser impulsada por el árbol loco a través de una interacción por fricción, permitiendo una diferencia en la velocidad rotacional entre la bobina y el árbol loco. Por ejemplo, el árbol loco puede tener un engranaje cónico o de inglete fijado a un extremo, que se acopla a un engranaje anular que está acoplado por fricción con un lado de la bobina. El engrane entre el engranaje cónico y el engranaje anular puede ser tal que el engranaje anular rote más rápidamente que la rotación necesaria de la bobina a medida que se enrolla en la correa. El engranaje anular se puede presionar contra el lado de la bobina (p. ej. a través de un resorte) y el engranaje anular giratorio puede impulsar por fricción la bobina a una velocidad más lenta. La velocidad más lenta puede estar limitada por la tensión en la correa. A medida que la bobina se llena con la correa y aumenta su diámetro efectivo, puede ralentizarse mientras sigue siendo impulsada por fricción por el engranaje anular rotativo.

[0025] Durante el desenrollado, la tensión proporcionada por la correa puede proporcionar la fuerza motriz para hacer que la bobina se desenrolle. Sin embargo, si la bobina rotara libremente en la dirección de desenrollado, se podrían producir problemas adicionales. Por ejemplo, a medida que la bobina gana momento angular, puede tender a continuar rotando después de que el cabestrante se haya detenido, lo que podría introducir holgura en el sistema y hacer que el cabestrante pierda tracción con la correa. Se puede proporcionar un segundo mecanismo que añade fricción rotacional a la bobina que solo se aplicará cuando la bobina se esté desenrollando, evitando de este modo la introducción de holgura desde una bobina que rota libremente. En una implementación, la bobina puede incluir un cubo exterior, alrededor del cual se enrolla la correa, y una correa interior, que está acoplada por fricción con el cubo exterior, de modo que el cubo exterior debe superar una cantidad predeterminada de fricción para rotar en relación con el cubo interior. En esta implementación, el cubo interior se puede montar en un eje de rueda a través de un rodamiento de bloqueo unidireccional, que permite que el cubo interior rote alrededor del eje de rueda en una dirección (p. ej. cuando la bobina se está enrollando en la correa) y evita movimiento del cubo interior respecto al eje de rueda en una segunda dirección (p. ej. cuando la bobina se está desenrollando). De esta manera, durante el desenrollado, el cubo interior permanece estacionario, mientras que el cubo exterior se hace rotar alrededor del cubo interior a través de la correa, superando la fricción entre el cubo interior y el cubo exterior.

[0027] Los detalles de una o más implementaciones de la materia objeto de esta memoria descriptiva se establecen en los dibujos adjuntos y en la siguiente descripción. Otras características, aspectos y ventajas de la materia objeto se harán evidentes a partir de la descripción, los dibujos y las reivindicaciones.

[0029] DESCRIPCIÓN DE DIBUJOS

[0031] Para describir más claramente soluciones técnicas en las implementaciones de la presente memoria descriptiva o en la tecnología existente, a continuación se describen brevemente los dibujos adjuntos necesarios para describir las implementaciones o la tecnología existente. Aparentemente, los dibujos adjuntos en las siguientes descripciones muestran simplemente algunas implementaciones de la presente memoria descriptiva, y una persona con habilidad ordinaria en la técnica puede derivar aún otros dibujos de estos dibujos adjuntos sin esfuerzos creativos.

[0033] La FIG. 1A representa una vista lateral de un actuador lineal que incluye un mecanismo de transmisión por correa y un mecanismo accionado por correa.

[0035] La FIG. 1B representa una vista en perspectiva del actuador lineal de la FIG. 1A.

[0037] La FIG. 2 representa una vista lateral derecha del mecanismo de transmisión por correa del actuador lineal de las FIGS. 1A y 1B.

[0039] La FIG. 3 representa una vista lateral izquierda del mecanismo de transmisión por correa del actuador lineal de las FIGS. 1A y 1B.

[0041] La FIG. 4 representa una correa del mecanismo de transmisión por correa del actuador lineal de las FIGS.

[0042] 1A y 1B.

[0044] La FIG. 5 representa un corte de una correa de retención y un rodillo tensor del mecanismo de transmisión por correa del actuador lineal de las FIGS. 1A y 1B.

[0046] La FIG. 6 representa una diagrama de corte de un mecanismo autoenrollable del mecanismo de transmisión por correa del actuador lineal de las FIGS. 1A y 1B.

[0048] Las FIGS. 7A y 7B representan una grúa operada manualmente que muestra una implementación alternativa del mecanismo de transmisión por correa.

[0050] Números de referencia y designaciones iguales en los diversos dibujos indican elementos iguales.

[0052] DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0054] Esta invención describe un mecanismo de transmisión por correa que se puede utilizar para liberar o extraer la correa de un sistema accionado por correa (o sistema de transmisión por correa). El mecanismo presenta una bobina autoenrollable que puede enrollar o desenrollar automáticamente porciones de la correa a medida que se extraen o se alimentan desde el sistema accionado por correa. Los sistemas de transmisión por correa pueden tener ventajas sobre sistemas similares. Por ejemplo, un actuador lineal impulsado por correa puede requerir menos mantenimiento, ser más ligero y capaz de más ciclos que un actuador lineal hidráulico similar. Muchos mecanismos de transmisión por correa incluyen un cabestrante, que puede recibir una o más vueltas de una correa y proporciona fuerza rotacional para extraer/tomar o liberar la correa. El cabestrante puede ser alimentado, por ejemplo, por un motor eléctrico a través de engranajes de reducción o un motor hidráulico, entre otras cosas. En algunas implementaciones, un segundo eje de rueda rotacional (p. ej. un árbol loco) con una o más poleas (p. ej. ruedas motrices o rodillos) se pueden acoplar rotacionalmente al cabestrante a través de la correa y se pueden utilizar para impulsar mecanismos adicionales en el mecanismo de transmisión por correa, como el mecanismo de enrollado como se describe anteriormente.

[0056] Para ayudar a una persona experta en la técnica a comprender mejor las soluciones técnicas de la presente memoria descriptiva, a continuación se describen de manera muy clara y completa las soluciones técnicas en las implementaciones de la presente memoria descriptiva con referencia a los dibujos adjuntos en las implementaciones de la presente memoria descriptiva. Aparentemente, las implementaciones descritas son simplemente algunas en lugar de todas las implementaciones de la presente memoria descriptiva. Todas las demás implementaciones obtenidas por una persona con habilidad ordinaria en la técnica basadas en una o más implementaciones de la presente memoria descriptiva sin esfuerzos creativos caerán dentro del alcance de protección de las implementaciones de la presente memoria descriptiva.

[0058] Las FIGS. 1A y 1B representan un ejemplo de actuador lineal 100 que incluye un sistema de transmisión por correa 101 acoplado con un mecanismo accionado por correa 102. Como se ilustra, el actuador lineal con un mecanismo de transmisión por correa 101 puede asumir un factor de forma similar a un cilindro hidráulico estándar. En este ejemplo, el mecanismo accionado por correa 102 puede incluir uno o más bloques y aparejos con múltiples tramos libres de correa entre ellos. La extracción de la correa del mecanismo accionado por correa 102 puede hacer que se contraiga. De modo similar, la liberación de la correa del mecanismo accionado por correa 102 puede hacer que se expanda. Como se ilustra y para simplificar, se aplica un único mecanismo de transmisión por correa 101 y este aplica fuerza motriz en una sola dirección (p. ej. la dirección de contracción) y depende de la gravedad u otras fuerzas para expandir el mecanismo accionado por correa 102. En algunas implementaciones, se pueden proporcionar múltiples mecanismos de transmisión por correa 101 o diferentes configuraciones del mecanismo accionado por correa 102 para acomodar la aplicación bidireccional de fuerza motriz (p. ej. la expansión y contracción alimentadas). Además, aunque se ilustra como un actuador lineal, el mecanismo accionado por correa 102 puede ser cualquier sistema configurado para usar una correa para operar. La presente invención contempla muchos mecanismos accionados por correa, tales como actuadores lineales, actuadores rotacionales, grúas, bombas, transportadores y otros sistemas accionados por correa.

[0060] La FIG. 2 representa una vista lateral derecha del mecanismo de transmisión por correa 101. En la FIG. 2 no se muestran algunos componentes estructurales y de carcasa para mayor claridad. Un motor y una caja de cambios (p. ej. un motor eléctrico) u otro dispositivo puede hacer rotar el árbol de transmisión 202, que proporciona la fuerza motriz para la operación del mecanismo de transmisión por correa 200. Un cabestrante 204 se puede configurar para aceptar múltiples vueltas de una correa 218, proporcionando cada vuelta más fricción y aumentando la cantidad de tensión que el cabestrante 204 puede aplicar a la correa 218. Como se muestra en la FIG.2, la correa 218 completa tres medias vueltas alrededor del cabestrante 204, pasando las tres medias vueltas restantes alrededor de un árbol loco 206. Un espacio entre el árbol loco 206 y el cabestrante 204 crea múltiples tramos libres de cinturón minimizando la velocidad de torsión y los ángulos de desviación de la correa 218 para un desgaste reducido. El árbol loco 206, que puede compartir vueltas con el cabestrante 204, puede ser soportado por uno o más rodamientos, que permiten que el árbol loco 206 giren a medida que la correa 218 pasa a su alrededor. De esta manera, el árbol loco 206 y el árbol de transmisión 202 rotan generalmente en la misma dirección, aunque sus ejes pueden no coincidir. Se puede conectar un engranaje cónico 208 en un extremo del árbol loco. Si bien se ilustra como un engranaje cónico, se puede utilizar cualquier engranaje apropiado (p. ej. engranaje recto, engranaje de tornillo, engranaje helicoidal, engranaje de inglete, etc.).

[0062] El engranaje cónico 208 se acopla con un engranaje anular 210 que está acoplado por fricción con una bobina 212, de tal manera que la rotación del engranaje cónico 208 provoca la rotación del engranaje anular 210, que imparte una fuerza de fricción para hacer rotar la bobina 212. Como se ilustra, el cabestrante 204 puede rotar en una dirección de extracción, retirando la correa 218 del mecanismo accionado por correa 102 o en una dirección de liberación permitiendo que la correa 218 entre en el mecanismo accionado por correa 102. Como se ilustra en este ejemplo, retirar la correa 218 del mecanismo accionado por correa 102 hará que el bloque y el aparejo asociados se contraigan, acortando los tramos de la correa entre los bloques en el mecanismo accionado por correa 102. Liberar la correa 218 o permitir que la correa 218 entre en el mecanismo accionado por correa 102 puede hacer que el mecanismo accionado por correa 102 se expanda, o que la distancia de los tramos en el mecanismo accionado por correa 102 pueda aumentar.

[0064] En algunas implementaciones, el engranaje cónico 208 está conectado al árbol loco 206 a través de un rodamiento unidireccional, que permite la rotación entre el árbol loco 206 y el engranaje cónico en una dirección, pero evita la rotación entre el árbol loco 206 y el engranaje cónico en la segunda dirección. Por ejemplo, cuando el cabestrante 204 (y del mismo modo el árbol loco 206) rota en una dirección de extracción para tomar la correa 218 del mecanismo accionado por correa 102, el rodamiento de bloqueo unidireccional en el engranaje cónico se puede acoplar, lo que hace que el engranaje cónico rote con el árbol loco. De esta manera, el cabestrante 204 impulsa la bobina a través del árbol loco 206, el engranaje cónico 208 y un engranaje anular 210, cuando el cabestrante rota en la dirección de extracción.

[0066] En el ejemplo ilustrado, la correa 218 pasa a través del mecanismo accionado por correa 102 de tal manera que ambos extremos de la correa 218 están ubicados en el mecanismo de transmisión por correa 101. Un primer extremo de la correa 218 puede estar conectado con un conector eléctrico 216, que se puede utilizar para monitorizar parámetros eléctricos asociados con la correa 218 (p. ej. continuidad, resistencia, capacitancia, reflectometría de estructuras de soporte dentro de la correa 218, etc.). Un segundo extremo de la correa 218 se puede fijar a la bobina 212, que puede enrollarse y desenrollarse, tomando porciones de la correa 218 a medida que se extraen el mecanismo accionado por correa 102. En algunas implementaciones, la correa 218 en el sistema accionado por correa puede incluir cableado interno o circuitos o construirse con propiedades eléctricas que cambian bajo carga. Por ejemplo, las correas tienen frecuentemente estructuras de refuerzo conductoras en todas partes. En este ejemplo, el sistema de transmisión por correa puede realizar comprobaciones de continuidad, midiendo la impedancia o resistencia entre uno o más extremos de las estructuras de refuerzo conductoras y determinar de este modo si se han roto y, por lo tanto, han comprometido la integridad estructural de la correa 218. En otro ejemplo, se puede medir una continuidad entre el material conductivo interno de la correa 218 y la carcasa del mecanismo de transmisión. La continuidad entre el material conductivo interno de la correa 218 y la carcasa puede indicar que una porción de la correa 218 está desgastada o dañada y que la correa 218 debe reemplazarse o repararse. En algunas implementaciones, la correa 218 incluye materiales que tienen propiedades eléctricas variables bajo cargas variables. Por ejemplo, a medida que aumenta la tensión en la correa 218, también puede aumentar su resistencia o impedancia. Se puede proporcionar una conexión eléctrica en uno o ambos extremos de la correa 218 para permitir la medición de una o más propiedades eléctricas, que se pueden utilizar para determinar el estado de la correa 218 (p. ej. tensión, temperatura, configuración, etc.).

[0068] La FIG. 3 representa una vista lateral izquierda del mecanismo de transmisión por correa 101. Varios componentes estructurales no se ilustran para simplificar. La bobina 213 está montada en un cubo interior 302. En algunas implementaciones, el cubo interior 302 y la bobina 213 están acoplados por fricción, de tal manera que la bobina 213 puede rotar alrededor del cubo interior 302 si se supera una fuerza de fricción entre el cubo interior 302 y la bobina 213. En algunas implementaciones, la bobina 213 es empujada por resorte hacia una superficie de desgaste del cubo interior 302. El cubo interior 302 puede estar montado en un eje de rueda fijo, a través de un rodamiento de bloqueo unidireccional que puede ser similar o diferente del rodamiento de bloqueo unidireccional descrito anteriormente con referencia al engranaje cónico 208. Cuando la bobina 213 está rotando en una dirección de enrollado impulsado por el engranaje anular 210, el cubo interior puede rotar con la bobina 213, minimizando la fricción y permitiendo que la bobina se enrolle en la correa 218. Durante operaciones de liberación, cuando el cabestrante 204 está rotando en la dirección de liberación, el engranaje cónico 208 gira libremente con independencia del árbol loco 206 y permite la rotación de la bobina 212 en la dirección de desenrollado. Si la bobina 212 acumulara momento angular significativo en la dirección de desenrollado, podría continuar liberando correa 218 después de que el cabestrante haya dejado de rotar, introduciendo de este modo holgura en el sistema, lo que podría provocar potencialmente una pérdida de control u otro problema con el mecanismo de transmisión por correa 101. Para asegurar que el carrete 213 se detenga cuando el cabestrante 204 se detiene, el cubo interior 302 y su rodamiento unidireccional asociado bloquean el eje de rueda central, evitando la rotación del cubo interior 302. Durante la liberación, la bobina 213 rota alrededor del cubo interior 302, superando la tensión en la correa 218 la fricción entre la bobina 213 y el cubo interior 302.

[0070] En la FIG. 3 se ilustra también el ancla 304, que fija un extremo de la correa 218 al mecanismo de transmisión por correa 101. El ancla está ubicada en un extremo de alta tensión de la correa 218 y proporciona un punto de referencia fijo para la correa 218 dentro del mecanismo de transmisión por correa 101. La correa 218 pasa desde el ancla 304 sobre el sensor de tensión 306 y hacia el mecanismo accionado por correa 102. A continuación se discute una descripción más detallada de la trayectoria de la correa a través del mecanismo de transmisión por correa 101 y el mecanismo accionado por correa 102 con respecto a la FIG. 4.

[0072] Con referencia aún a la FIG. 3, en algunas implementaciones, el mecanismo de transmisión por correa 101 incluye una rueda codificadora 326. La rueda codificadora 326 puede tener salientes o protuberancias en su superficie exterior que están configuradas para encajarse con muescas o ranuras en la correa 218, asegurando que la correa 218 no se deslice a través de la rueda codificadora 326. La rueda codificadora 326 puede estar montada en un codificador, que puede proporcionar una indicación de posición precisa de la rueda codificadora 326 y, por lo tanto, una indicación de posición precisa de la correa 218. El mecanismo accionado por correa 102 puede tener una posición que está directamente relacionada con la posición de la correa. Por ejemplo, cuando el mecanismo accionado por correa 102 es parte de un actuador lineal, la distancia a la que se ha expandido o contraído el actuador se puede determinar directamente desde la posición del codificador.

[0074] El sensor de tensión 306, como se muestra en la FIG. 3, puede tener una polea que redirige la correa 218. A medida que la polea en el sensor de tensión 306 redirige la correa 218, se genera sobre la polea una fuerza de reacción proporcional a la tensión en la correa 218. La polea se puede fijar a un componente de traslación (p. ej. pistón o cilindro) que es empujado por resorte contra la fuerza de reacción. En esta configuración, a medida que aumenta la tensión en la correa 218, la fuerza de reacción aumentará, comprimiendo el resorte y trasladando la polea (hacia arriba en la ilustración proporcionada en la FIG. 3). Un indicador de posición en el componente de traslación puede medir la traslación de la polea y el componente de traslación, que es proporcional a la tensión en la correa 218. El indicador de posición puede ser electrónico (p. ej. uno o más sensores de efecto Hall o galgas extensométricas) o mecánico (p. ej. indicación de posición pintada o grabada). El sensor de tensión 306 se puede utilizar para la acción de seguridad automática (p. ej. liberación de emergencia) o para calcular el desgaste esperado y determinar la vida útil de la correa 218 o de la transmisión por correa.

[0076] La FIG. 4 representa la correa 218 del mecanismo de transmisión por correa 101 y del mecanismo accionado por correa 102. Con referencia a las FIGS. 2-4, un primer extremo 402 de la correa 218 puede estar conectado a un conector eléctrico (p. ej. un conector de correa 206 como se describe con referencia a la FIG. 2) y montado en una placa de circuito u otro dispositivo dentro del mecanismo de transmisión por correa 101. La correa 218 puede pasar a través de un ancla que crea una curvatura de ancla de alta fricción 404, asegurando que el primer extremo 402 de la correa 218 no esté bajo tensión y que la correa 218 esté fijada alrededor de la curvatura de ancla 404. La correa 218 puede pasar entonces por encima de un sensor de tensión (p. ej. un sensor de tensión 306 como se describe con respecto a la FIG. 3), creando la curvatura de sensor de tensión 406.

[0078] La correa 218 que entra entonces en el mecanismo accionado por correa 218 en la entrada de mecanismo accionado por correa 408. El ejemplo ilustrado representa la correa 218 que pasa a través un sistema de bloque y aparejo con un número de tramos libres dentro del mecanismo accionado por correa. La correa 218 vuelve entonces al mecanismo de transmisión por correa a través del retorno de mecanismo de transmisión por correa 410, donde pasa alrededor del cabestrante y el árbol loco provocando una o más curvaturas tanto alrededor del eje de cabestrante 412 como alrededor del eje de cabestrante 414. Después de su vuelta final alrededor del eje de cabestrante 412 y del eje loco 414, la correa 218 pasa a las espiras de bobina 416, donde se ha bobinado o desbobinado según las operaciones del mecanismo de transmisión por correa. Un segundo extremo 418 puede terminar la correa 218 y fijarse a la bobina.

[0079] La FIG. 5 representa un corte del mecanismo de transmisión por correa 101 que incluye una correa de retención y un rodillo tensor que se pueden utilizar como un dispositivo de eliminación de holgura. En algunos sistemas impulsados por correa, es deseable minimizar la holgura en el sistema. En otras palabras, es preferente mantener la correa 218 o una porción de la correa 218 bajo tensión en todo momento. En un sistema con dos árboles, uno alimentado y el otro impulsado por la correa 218 (p. ej. un cabestrante y un árbol loco), se puede proporcionar un sistema para asegurar tensión positiva en la correa 218. Un primer dispositivo de retención, como una correa o un rodillo, puede forzar la correa 218 contra una porción del cabestrante, asegurando la tracción entre el cabestrante y la correa 218 independientemente de la tensión de la correa. Un segundo dispositivo de retención puede aplicar presión a la correa 218 en el árbol loco y asegurar contacto positivo con el árbol loco. De esta manera, en caso de holgura, el cabestrante puede extraer la holgura entre el primer dispositivo de retención y el segundo dispositivo de retención, y asegurar de este modo que el engranaje loco rote con el cabestrante para eliminar cualquier holgura restante del sistema.

[0081] Una correa principal 218 con holgura en el mecanismo de transmisión por correa puede provocar problemas durante la operación. Por ejemplo, una correa 218 con holgura puede desprenderse de una o más poleas o plegarse sobre sí misma, provocando un bloqueo y atascando el mecanismo de transmisión por correa. Además, una correa 218 con holgura o suelta puede reducir la cantidad de fricción o tracción entre el cabestrante y la correa 218, provocando que el cabestrante sea incapaz de mover la correa 218. En este escenario, el árbol loco puede girar de manera inconsistente con el cabestrante, ya que la fricción positiva no está asegurada.

[0083] Con referencia aún a la FIG. 5, una correa de retención 502 puede ser una correa separada de la correa principal 218 del mecanismo de transmisión por correa y puede estar bajo una tensión predeterminada y posicionada para aplicar fuerza a una o más vueltas de la correa principal 218 en el cabestrante 204. En algunas implementaciones, la correa de retención 502 aplica presión a la vuelta de tensión más baja de la correa 218 principal en el cabestrante 204. Esta presión asegura contacto positivo y, por lo tanto, tracción positiva entre la correa principal 218 y el cabestrante 204, incluso cuando la correa principal 218 está en una condición holgada. además de la correa de retención 502, se puede posicionar un rodillo tensor 504 para aplicar presión a una o más vueltas de la correa 218 o del árbol loco 206, asegurando contacto positivo entre la correa 218 y el árbol loco en el rodillo tensor 504. En una situación en la que la correa principal 218 está suelta o tiene holgura, se asegura que el cabestrante 204 pueda rotar y extraer holgura del tramo entre el cabestrante 204 y el rodillo tensor 504 porque la correa de retención 502 asegura tracción para una porción del cabestrante 204. Una vez se retira la holgura del tramo entre el cabestrante 204 y el rodillo tensor 504, el árbol loco 206 comenzará a rotar a través de la correa principal 218, y de este modo se puede extraer la holgura del resto del sistema.

[0085] La FIG. 6 representa un diagrama de corte de una porción del mecanismo de transmisión por correa 101 como se muestra en la FIG. 1, incluyendo un mecanismo autoenrollable 600. El árbol loco 206 puede rotar alrededor del eje loco 414 en la dirección de extracción o en la dirección de liberación, y es impulsado por la correa 218 a través del cabestrante. Un engranaje cónico 208 está conectado al árbol loco 206 a través de un rodamiento unidireccional 604A. El rodamiento unidireccional 604A permite la rotación entre el engranaje cónico 208 y el árbol loco 206 cuando el árbol loco rota en la dirección de liberación en relación con el engranaje cónico 208. El rodamiento unidireccional 604A prohíbe la rotación entre el árbol loco 206 y el engranaje cónico 208 en la dirección de extracción. Aunque se ilustra como un engranaje cónico 208, se puede utilizar cualquier tipo de engranaje o mecanismo de bloqueo unidireccional adecuado. El engranaje cónico 208 se acopla con un engranaje anular 210 que está en contacto por fricción con la bobina 212. Un resorte 608A asegura acoplamiento positivo entre el engranaje anular 210 y la bobina 212. La bobina 212 está acoplada por fricción con un cubo interior 302. El cubo interior 302 y la bobina 212 se pueden presionar en conjunto por el resorte 608B. Se puede proporcionar una superficie de desgaste (p. ej. pastilla de freno o disco de fricción) entre la bobina 212 y el cubo interior 302, lo que puede asegurar el nivel deseado de fricción entre el cubo interior 302 y la bobina 212. El cubo interior 302 se puede montar en un eje de cubo 606 a través de un rodamiento de bloqueo unidireccional 604B. El rodamiento de bloqueo unidireccional 604B permite la rotación del cubo interior 302 alrededor del eje de cubo 606 en la dirección de enrollado (como se indica mediante las flechas en el eje de bobina 610), pero prohíbe la rotación del cubo interior 302 alrededor del eje de cubo 606 en la dirección de liberación.

[0086] El mecanismo autoenrollable cumple dos funciones. Asegura que se mantenga tensión en la correa 218 a medida que la correa 218 se enrolla alrededor de la bobina durante operaciones de extracción del mecanismo de transmisión por correa (p. ej. mecanismo de transmisión por correa 101 como se muestra y se describe con referencia a la FIG. 2). El mecanismo autoenrollable también mantiene la tensión en la correa 218 durante operaciones de liberación.

[0088] Durante operaciones de extracción, el mecanismo de transmisión por correa está extrayendo la correa 218 del mecanismo accionado por correa (p. ej. el mecanismo accionado por correa 102 de la FIG. 1). El árbol loco 206 rota alrededor del eje loco 414 y se acopla al rodamiento de bloqueo unidireccional 604A, lo que hace que el engranaje cónico 208 rote con el árbol loco 206. La dirección de extracción es la indicada mediante las flechas en el eje loco 414.

[0089] A medida que el engranaje cónico 208 rota, impulsa el engranaje anular 210, que aplica una fuerza de torsión a la bobina 212 para hacer que la bobina 212 rote alrededor del eje de bobina 610 en la dirección de enrollado. La dirección de extracción es la indicada mediante las flechas en el eje de bobina 610. A medida que la bobina 212 enrolla una cantidad creciente de correa 218, el diámetro efectivo de la bobina 212 aumenta a medida que la correa 218 se superpone. Para una velocidad de extracción constante del mecanismo de transmisión por correa, la bobina 212 debe ralentizarse. En otras palabras, la velocidad de rotación de la bobina 212 debe ser más rápida cuando la bobina 212 está vacía que cuando la bobina 212 está llena. Con el fin de compensar este requisito de velocidad variable de la bobina 212, el engranaje anular 210 no está fijado directamente a la bobina 212, sino que rota a lo largo de la bobina 212 impartiendo una fuerza de fricción. El engrane entre el engranaje cónico 208 y el engranaje anular 210 puede ser tal que el engranaje anular sobremultiplique (p. ej. rote más rápidamente que) la bobina 212 para todo el rango de operación de la bobina 212. En algunas implementaciones, el engranaje anular 210 sobremultiplica la bobina en 1,5 % cuando la bobina 212 está vacía y en 15 % cuando la bobina 212 está llena. El engranaje anular 210 sobremultiplicado asegura que la bobina 212 aplique tensión a la correa 218 durante todas las operaciones de extracción.

[0091] Durante las operaciones de extracción, cuando la bobina 212 está rotando en la dirección de enrollado, el cubo interior 302 rota libremente alrededor del eje de cubo 606. La bobina 212 y el cubo interior 302 rotan en conjunto.

[0093] Durante operaciones de liberación, se debe mantener aún tensión en la correa 218. Durante la liberación, el árbol loco 206 rota en la dirección de liberación (opuesta a las flechas indicadas en el eje loco 414) y el rodamiento unidireccional 604A, permitiendo la rotación independiente del árbol loco 206 y el engranaje cónico 208. Esto permite que el árbol loco 206 y la bobina 212 roten a diferentes velocidades según sea necesario para la liberación de la correa 218 de la bobina 212. El rodamiento unidireccional 604B se acopla, prohibiendo la rotación del cubo interior 302 en la dirección de desenrollado (opuesta a las flechas indicadas en el eje de bobina 610). La tensión en la correa 218 tira de la bobina 212 alrededor del cubo interior 302, superando la fricción entre el cubo interior 302 y la bobina 212. Dado que la bobina debe superar la fricción para rotar en la dirección de liberación, asegura que la tensión se mantenga en la correa 218 durante operaciones de liberación. En algunas implementaciones, el engranaje anular 210 y el engranaje cónico 208 rotan con la bobina 212, ya que el rodamiento unidireccional 604A está desacoplado.

[0095] Las FIGS. 7A y 7B representan una grúa operada manualmente que muestra una implementación alternativa del mecanismo de transmisión por correa. La grúa 700 puede incluir un brazo 704 y un bloque de carga 706, que forman un mecanismo accionado por correa 702. En esta implementación, el mecanismo elevador accionado por correa 702 es un mecanismo elevador. Se puede utilizar un mecanismo de transmisión por correa 701 autoenrollable para operar la grúa 700. En esta implementación, el mecanismo de transmisión por correa 701 es operado manualmente por una manivela 708. En esta implementación, se puede proporcionar ventaja mecánica al usuario en función del diámetro del cabestrante y la manivela, así como, opcionalmente, uno o más sistemas de bloque y aparejo alojados dentro del brazo 704 (no mostrado). La FIG. 7B ilustra una vista de cerca del mecanismo de transmisión por correa 701 con varios componentes estructurales retirados para simplificar. Similar al mecanismo de transmisión por correa 101, se muestran un cabestrante 710, una correa 712, una bobina 714 y un árbol loco 716.

[0097] En algunas implementaciones, se pueden proporcionar múltiples mecanismos de transmisión por correa 101 o diferentes configuraciones del mecanismo accionado por correa 102 para acomodar la aplicación bidireccional de fuerza motriz (p. ej. la expansión y contracción alimentadas). Por ejemplo, un par de sistemas de bloque y aparejo se pueden acoplar en conjunto y configurar para operar uno contra el otro (p. ej. una correa se libera mientras la otra se extrae). Proporcionan tanto expansión como contracción alimentadas del actuador lineal.

[0099] Si bien se ilustra que tiene una sección transversal rectangular en todas partes, la correa 218 puede tener cualquier forma adecuada. Por ejemplo, la correa 218 puede tener sección transversal cuadrada, triangular, trapezoidal o cualquier combinación de ellas. En algunas implementaciones, una porción de la correa 218 puede tener una sección transversal trapezoidal, mientras que otra porción puede ser triangular. La presente invención no está limitada a ello. Además, la correa 218 puede estar construida con cualquier material adecuado, por ejemplo acero trenzado, kevlar, goma, cuero o una combinación de los mismos.

[0101] Aunque el mecanismo de enrollado se ha ilustrado con un árbol loco en ángulo y una bobina fijada al lado del mecanismo de transmisión por correa, en algunas implementaciones, la bobina puede estar encima o debajo del mecanismo de transmisión por correa. En algunas implementaciones, el árbol loco puede sobresalir de la parte delantera del mecanismo de transmisión por correa y hacer rotar una bobina que está alejada del mecanismo de transmisión por correa.

[0103] La descripción precedente se proporciona en el contexto de una o más implementaciones particulares. Se pueden realizar diversas modificaciones, alteraciones y permutaciones de las implementaciones divulgadas sin apartarse del alcance de la invención. Por lo tanto, la presente invención no está destinada a limitarse solo a las implementaciones descritas o ilustradas, sino que está definida por el alcance de las reivindicaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un mecanismo de transmisión por correa autoenrollable (101) que comprende:

un cabestrante (204) configurado para extraer una correa (218) o liberar la correa a un sistema accionado por correa (102);

un árbol loco (206) acoplado al cabestrante a través de la correa, en donde el árbol loco está configurado para rotar en una dirección de extracción cuando el cabestrante rota en una dirección para extraer la correa, y en donde el árbol loco está configurado para rotar en una dirección de liberación cuando el cabestrante rota en una dirección para liberar la correa, comprendiendo el árbol loco:

un primer extremo configurado para aceptar una o más vueltas de la correa;

caracterizado por que el mecanismo de transmisión por correa autoenrollable comprende: un segundo extremo acoplado a un primer rodamiento de bloqueo unidireccional (604A); un primer engranaje (208) conectado al primer rodamiento de bloqueo unidireccional, en donde el primer rodamiento de bloqueo unidireccional se acopla cuando el árbol loco rota en la dirección de extracción, haciendo que el primer engranaje rote con el árbol loco rotativo, y en donde el rodamiento de bloqueo unidireccional se desacopla cuando el árbol loco rota en la dirección de liberación, permitiendo la rotación relativa entre el primer engranaje y el árbol loco; y

una bobina (212) configurada para recibir o liberar una porción de la correa, comprendiendo la correa: un cubo exterior configurado para rotar y enrollar o desenrollar la porción de la correa alrededor de una periferia del cubo exterior; y

un segundo engranaje (210) acoplado por fricción con el cubo exterior, en donde el segundo engranaje está configurado para ser impulsado por el primer engranaje de tal manera que el primer engranaje impulsa el segundo engranaje, haciendo que el cubo exterior rote en una dirección para enrollar la porción de la correa cuando el árbol loco rota en la dirección de extracción.

2. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 1, en donde la bobina comprende un cubo interior (302) conectado a un eje de rueda central (606) a través de un rodamiento de bloqueo unidireccional (604B), en donde el segundo rodamiento de bloqueo unidireccional permite que el cubo interior rote con respecto al eje de rueda central cuando el cubo interior se hace rotar en una dirección para enrollar la porción de la correa, en donde el segundo rodamiento de bloqueo unidireccional evita la rotación entre el cubo interior y el eje de rueda central cuando el cubo exterior se hace rotar en una dirección para desenrollar la porción de la correa, y en donde el cubo interior está acoplado por fricción con el cubo exterior de tal manera que el cubo exterior supera una fuerza de fricción entre el cubo interior y el cubo exterior para rotar con respecto al cubo interior cuando rota en una dirección para desenrollar la porción de la correa.

3. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 1 o 2, en donde el primer engranaje es un engranaje cónico y en donde el segundo engranaje es un engranaje anular.

4. El mecanismo de transmisión por correa de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el segundo engranaje está configurado para sobremultiplicar el cubo exterior, rotando más rápido que el cubo exterior en al menos 1,5 %.

5. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 1 o 2, en donde la correa pasa a través del sistema accionado por correa y regresa al mecanismo de transmisión por correa de tal manera que tanto un primer extremo (402) como un segundo extremo (418) de la correa estén dentro del mecanismo de transmisión por correa; en donde la extracción y la liberación de la correa accionan el sistema accionado por correa.

6. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 5, en donde el sistema accionado por correa incluye un sistema de bloque y aparejo que se expande o se contrae a medida que la correa se extrae o se libera del sistema accionado por correa.

7. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 5, en donde al menos un extremo de la correa está conectado eléctricamente a un circuito en el mecanismo de transmisión por correa, y en donde el circuito mide al menos un parámetro eléctrico asociado con la correa.

8. El mecanismo de transmisión por correa de la reivindicación 1 o 2, que comprende una rueda codificadora (326) que tiene una superficie externa con nervaduras, en donde las nervaduras se acoplan con muescas en la correa, y en donde un eje de la rueda codificadora está conectado a un codificador.