ES2168897B2 - Sistema anticolision de gruas. - Google Patents

Abstract

Sistema anticolisión de grúas, de las que constan de torre, brazo con flecha y contraflecha, carro y gancho, en el que para cada obra de construcción y por cada grúa se definen los datos de la posición instantánea de sus elementos, y de las coordenadas de los obstáculos fijos, enviándose los datos a un microprocesador que está programado de modo que considera que, cualquier grúa respecto a una grúa de inferior altura queda definida por una primera columna formada por la torre y una segunda columna imaginaria vertical formada por el espacio comprendido entre el carro y el suelo, cualquier grúa respecto a una grúa de superior altura queda definida por una pared imaginaria de altura igual a la suya y de longitud igual a la de su brazo; y disponiendo de un algoritmo matemático para determinar si la posición de la grúa interfiere con la posición de las otras grúas o con los obstáculos fijos, decidiendo en caso afirmativo restringir/paralizar los movimientos de la grúa. De aplicación en el campode la seguridad en la construcción.

Description

Sistema anticolisión de grúas.

En muchas ocasiones, para mejorar el rendimiento del trabajo en las obras de la construcción, las grúas torre se colocan de forma que dos o más grúas tengan acceso a una misma zona de trabajo. Esta ventaja presenta sin embargo un inconveniente: el área de trabajo de dichas grúas se solapa, creándose una zona de interferencia en la cual las grúas pueden colisionar.

Los actuales sistemas que intentan evitar la interferencia o choque entre elementos de grúas, actúan directamente sobre los cuadros de maniobra (relés) eléctrica de las grúas lo que supone complejidad y alto costo de adquisición del sistema, montaje y mantenimiento.

Por otro lado no se suelen tener en cuenta las instalaciones fijas, o zonas de absoluta prohibición.

El sistema anticolisión objeto del invento permite definir áreas de trabajo prohibidas a las cuales no puede acceder la grúa, es decir, no puede acceder el gancho de la grúa. De este modo, se evita la colisión de una grúa con edificios, red eléctrica, etc. Estas zonas prohibidas se llaman obstáculos fijos, pues el elemento que salvaguardan (edificio, red eléctrica...) no varía de posición.

El sistema objeto del invento parte de una nueva concepción espacial de los volúmenes de las grúas y obstáculos fijos, consiguiendo de un modo sencillo y económico el objetivo buscado, en concreto, se caracteriza porque:

a).- para cada obra de construcción y por cada grúa se definen los datos de su posición mediante

a_{1}) la determinación con respecto a unos ejes de coordenadas de una posición inicial del extremo de su flecha, extremo de la contraflecha, de la torre, del carro, de la vía sobre la que se puede desplazar

a_{2}) se dispone un sensor de giro del brazo, un sensor de giro de desplazamiento del carro y un sensor de traslación de la grúa sobre su vía, enviándose los datos de su posición a

b).- un microprocesador que

b_{1}) por medio de un bus de comunicaciones recibe los datos de posición de las demás grúas;

b_{2}) dispone de las coordenadas de los obstáculos fijos;

b_{3}) está programado de modo que considera que

b_{31}) cualquier grúa respecto a una grúa de inferior altura queda definida por una primera columna formada por la torre y una segunda columna imaginaria vertical formado por el espacio comprendido entre el carro y el suelo

b_{32}) cualquier grúa respecto a una grúa de superior altura queda definida por una pared imaginaria de altura igual a la suya y de longitud igual a la de su brazo; y

b_{4}) disponiendo de un algoritmo matemático para determinar si la posición de la grúa interfiere con la posición de las otras grúas o con los obstáculos fijos, decidiendo en caso afirmativo restringir/paralizar los movimientos de la grúa.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es una representación esquemática en ejes de coordenadas de la disposición de dos grúas y un edificio con el que pueden colisionar.

La figura 2 es un diagrama del objeto del invento con los componentes que lo conforman.

La figura 3 es un diagrama de flujo de datos del programa principal con el que funciona el objeto del invento.

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

Cada grúa torre (1), (2) está compuesta por: torre (3), brazo que se compone de flecha (4), (4') y contraflecha (5), (5'), carro (6), (6') y gancho (7), (7'), siendo el carro (6) el elemento móvil que puede desplazarse a lo largo de la flecha (5) y el gancho (7) es el elemento móvil portador de la carga.

Si la grúa es móvil (1) consta además de la vía (8) por la cual se desplaza.

Se aprecia en la figura 1 que puede haber los siguientes tipos de colisión:

-. Colisión del gancho (7') o cable de elevación de la grúa alta (2) con el brazo (flecha (4) o contraflecha (5)) de la grúa baja (1) y viceversa si el móvil es el brazo de la grúa baja (1).

-. Colisión del gancho (7), (7') de la grúa alta (2) o baja (1) con un obstáculo fijo (9). En la figura 1 sólo puede colisionar la grúa alta (2).

-. Colisión del brazo con un obstáculo fijo (9).

Se considera que (se suponen varias grúas):

-. Cualquier grúa (2) respecto a una grúa (1) de inferior altura queda definida como dos columnas, una primera columna definida por la torre y una segunda columna imaginaria definida por el espacio comprendido entre el carro y el suelo. Las dos columnas (verticales) cambian de posición dependiendo de los movimientos de la grúa.

-. Cualquier grúa (1) respecto a una grúa (2) de superior altura queda definida como una pared imaginaria de altura igual a la altura de la grúa y longitud la longitud de su brazo. La pared (vertical) cambia de posición dependiendo de los movimientos de la grúa.

Se disponen unos ejes cartesianos XY definidos de modo arbitrario y sobre ellos se definen las posiciones de las grúas (1), (2) y obstáculos fijos (9), (9').

La posición de una grúa viene definida por las coordenadas (X, Y) de cuatro puntos, todos ellos pertenecientes a la recta que contiene el brazo de la grúa:

- posición del carro (7)

- extremo de la flecha (6)

- extremo de la contraflecha (5)

- posición de la torre (3).

En el caso de grúa móvil (1) se determinará la disposición de la vía (8).

El obstáculo fijo (9) (por ejemplo un edificio) queda determinado por los puntos de interferencia (X_{1}, Y_{1}) (X_{4}, Y_{4}) del obstáculo (9) con el campo de acción (10) de la grúa y, los vértices (X_{2}, Y_{2}), (X_{4}, Y_{4}) del obstáculo (9) en el interior de dicho campo de acción (10) y su altura que puede determinarse o simplificadamente considerarla infinita.

Otro tipo de obstáculo fijo (9'), por ejemplo cables eléctricos, se definen en principio por su altura, de modo que si dicha altura es mayor que la altura de la mayor grúa se considera como no existente, y en caso contrario se supone como una pared (fija) definida por la recta del cable (9') y la altura del mismo, que serán las coordenadas a introducir en el microprocesador (14) correspondiente.

Para conocer cinemáticamente la posición de los elementos a partir de unas coordenadas de partida se dispone para cada grúa, por ejemplo la grúa alta (2),;

-. Un sensor de giro (11) del brazo.

Se instala engranando el piñón del sensor (11) en la corona de orientación de la grúa. Este sensor ha de fijarse rígidamente a la estructura de la grúa (el sensor incorpora un elemento que permite atornillarlo).

-. Un sensor de desplazamiento (12) del carro (7).

El sensor de desplazamiento se engrana al tambor de distribución del carro, fijando del mismo modo el sensor a la estructura de la grúa.

-. Un sensor de traslación (13) de la grúa en la vía (8).

El sensor de traslación (13) se instala en la base de la grúa, asegurándose de que el elemento de rodadura del sensor sea paralelo a la vía (8).

De este modo la unidad inteligente (14), por ejemplo un microprocesador 80C552, conoce en todo momento la posición de las grúas, sus elementos y las posibles interferencias/colisiones.

El sistema dispone, por ejemplo en la cabina de la misma grúa, de una unidad inteligente (14) programada, que recibe la información de los diferentes sensores (11), (12), (13), se comunica con el resto de las grúas (G_{3}), (G_{4})..... por el bus de comunicaciones (15) que sirve también para su comunicación con un microprocesador portátil (16) mediante el que se introduce en la unidad inteligente (14) la configuración concreta de las grúas y obstáculos en una obra determinada.

Usualmente la grúa dispone del correspondiente armario eléctrico (17) por medio del cual el sistema avisa al gruista del posible peligro o avería, por ejemplo con señales acústicas, una lámpara roja (21) o una lámpara amarilla (18), etc.

Se puede disponer del correspondiente sinóptico (19).

Se dispone de un receptor de telemando (20) supeditado a las correspondientes instrucciones de la unidad inteligente (14).

En la figura 3 se aprecia que el flujo de datos desde/hacia la unidad inteligente (14) de cada grúa
es el siguiente:

-. La información (22) (sensores 11, 12, 13) analógica de la posición concreta de la grúa (2), se

\hbox{envía a}

-. Un bloque de cálculo (23) que calcula y digitaliza la posición de la grúa (2).

-. Por medio del bus de comunicaciones (15) y del protocolo de comunicación (24) con el resto de los elementos del bus, se leen (25) las posiciones de las otras grúas (1) (G_{3}), (G_{4}) ...

-. Se almacenan (26) las posiciones instantáneas de todas las grúas (1), (2), (G_{3}), (G_{4}) suministrando dicha información a un bloque de cálculo (27) que está programado con un algoritmo matemático convencional y con las consideraciones volumétricas y de coordenadas de grúas y obstáculos fijos explicadas anteriormente.

-. El bloque de cálculo (27) recibe también los datos de margen de seguridad (28), datos concretos de la instalación fijo (29), datos particulares (30) de la grúa concreta (2) y procede a calcular si la grúa (2) está en zona de interferencia con las otras grúas u obstáculos fijos (9).

Con el margen de seguridad indicado, la unidad inteligente sabe que se acerca a una zona de interferencia/peligro por lo que procede a informar al usuario y restringir la actuación del receptor del telemando (20) que gobierna la grúa, por ejemplo:

-. Con un margen de seguridad, desacelera el movimiento de aproximación,

-. Impide la entrada en zona de peligro con una parada absoluta, permitiendo a continuación solamente la maniobra de retroceso.

Es necesario establecer un margen de seguridad para limitar la distancia mínima entre las grúas. Los márgenes de seguridad memorizados, son considerados como los menores posibles. Cuando la grúa está en movimiento, estos márgenes son incrementados por un factor que depende de la velocidad de aproximación al obstáculo con riesgo de ser colisionado.

Claims (2)

1. Sistema anticolisión de grúas, de las que constan de torre, brazo con flecha y contraflecha, carro y gancho; que disponen un sensor de giro del brazo, un sensor de giro de desplazamiento del carro y un sensor de traslación de la grúa sobre su vía (para cada obra de construcción y por cada grúa) que definen los datos de su posición; caracterizado porque:

a) dispone en cada grúa de una unidad inteligente (14) que recibe la información de los diferentes sensores (11), (12), (13) por un bus de comunicaciones;

b) dispone un telemando de usuario (T);

c) dispone en cada grúa de un receptor de telemando (20) supeditado a las instrucciones de la unidad inteligente (14);

d) instando la unidad inteligente (14), programada con un margen de seguridad, que cuando se acerca a una zona de interferencia/peligro procede a informar al usuario a través del telemando (T) y a restringir la actuación del receptor de telemando (20) que gobierna la grúa.

2. Sistema anticolisión de grúas, según reivindicación anterior, caracterizado porque los márgenes de seguridad programados son considerados como mínimos, aumentándose en forma automática conforme aumenta la velocidad de aproximación en el sentido de la colisión.