ES2203262A1 - Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares, que permite el funcionamiento de dicho torno para el movimiento de abducción o liberación de una carga suspendida o similar mientras existe par motor en el eje y que bloquea el giro del tambor del torno en caso de falta de par motor por debajo de un mínimo tarado. El dispositivo está constituido por una pieza estática que es soporte de una pieza conductora, unida al eje motor y alojada en el seno de una pieza conducida o carcasa de montaje del tambor cilíndrico del torno. Las piezas conducida y conductora están relacionadas con un cierto juego mediante una serie de muelles o elementos elásticos entre los almenados y los encastes, de forma que en caso de ausencia de par en el eje motor la pieza conductora se desplaza desde la posición "b" del juego entre ambas piezas a la posición "a" liberando así los rodillos de fricción, existentes en respectivos encastes en cuña del contorno de la pieza conductora y enfrentados con una pistade la pieza estática, a fin de establecer el bloqueo del giro del torno por su interposición.

Description

Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares.

Objeto de la invención

La presente solicitud de Patente de Invención tiene por objeto el registro de un dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares que incorpora notables innovaciones y ventajas frente a los actuales sistemas de seguridad para similar fin.

Más concretamente, la nueva invención consiste en un dispositivo incorporado en la propia estructura del cilindro del torno que evita la liberación y/o caída libre de la carga por fallo del mecanismo tractor, ya sea motor o manual, bloqueando el giro del mismo. El mecanismo está basado en un aparato de bloqueo automático por cesión de la fuerza aplicada en la manivela o eje motor, que bloquea el torno por fricción o similar.

Antecedentes de la invención

Los tornos son elementos mecánicos sencillos utilizados en la industria principalmente para la elevación de cargas mediante el enrollado de un cable o cuerda que sustenta el peso a mover. En efecto, los tornos están constituidos principalmente por un tambor cilíndrico giratorio, dispuesto horizontalmente, en el que se enrolla el cable o cuerda que sustenta la carga. En el eje de dicho cilindro se aplica la fuerza que mueve el mecanismo, en forma de momento contrario al momento que ejerce la carga por el radio del tambor. Cuando el momento que se ejerce sobre el tambor es mayor que el momento que ejerce la carga, el tambor gira en un sentido contrario al que pende la carga, enrollando el cable a su alrededor, haciendo ascender la carga. En caso de que el momento ejercido en el eje del tambor sea inferior al que ejerce la carga, el tambor gira en sentido a favor de la carga y desenrolla cable, haciendo descender la carga. Por último al estar equilibrados ambos momentos el tambor permanece estático o a una velocidad constante. De dicho funcionamiento se deduce que el mantener el momento en eje del tambor es de vital importancia para mantener la carga suspendida en el aire.

El uso del torno o cabrestante está muy establecido por ejemplo en la construcción de ascensores, elevadores, grúas, etc. El control del comportamiento de la carga y por lo tanto del torno se lleva a cabo principalmente por el motor que se encuentra unido al eje del tambor, pero un fallo de dicho motor o la rotura del eje de unión entre ambos puede ser fatal, ya que se descontrola el torno y usualmente cae la carga de forma libre. Debido a esto la normativa de fabricación de grúas, ascensores e instalaciones similares obliga a instalar mecanismos de seguridad en los tornos, los cuales principalmente se basan en controles de velocidad centrífuga, que se activan cuando la velocidad de descenso de la carga o el giro del torno es excesivo debido a un fallo en el motor. Estos mecanismos de control de velocidad continua son complejos y solo se activan cuando se sobrepasa una velocidad crítica, y por lo tanto sin evitar ciertos daños, aunque sean leves.

Descripción de la invención

El dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares objeto del presente registro, tiene como finalidad evitar, de forma instantánea, la caída de las cargas suspendidas y evitar el retroceso de cargas arrastradas o en general, que cualquier elemento tensando, deje de estarlo por el mero hecho de fallo del sistema tensionador o motor. Solo la rotura del propio cable, cuerda o cadena queda fuera del ámbito protegido.

En efecto, el dispositivo de seguridad conforma una pieza constructiva del torno, de forma que cuando el torno está sometido a carga y se le aplica en el eje motor un esfuerzo permite el giro libre del torno en cualquier sentido. No obstante, en el caso que cese el par de fuerzas suministrado a dicho eje, por causa de un fallo en el motor o rotura de la cadena de transmisión, el mecanismo actúa inmediatamente bloqueando el torno y suspendiendo la carga, con lo que se evita su caída incontrolada.

El mecanismo está constituido por un elemento constructivo que se coloca, en un extremo del torno y es constitutivo de uno de los apoyos de dicho cilindro giratorio, encontrándose en el extremo opuesto un disco, plato o apoyo sobre cojinetes. Dicho dispositivo está formado por tres elementos relacionados entre sí, un elemento fijo (4) o carcasa anclada al soporte estático del torno, una carcasa o pieza (2) conducida móvil que está relacionada directamente con el cilindro (3) del torno y una pieza (1) conductora móvil, dispuesta en el interior de la pieza (2) conducida móvil, estando dicha pieza conductora (1) acoplada directamente el eje de potencia que une el torno y el motor. La relación existente entre la pieza (2) conducida y la pieza (1) conductora actúa como sensor determinante del bloqueo o desbloqueo del dispositivo.

Su funcionamiento es sencillo. El eje de entrada de potencia está acoplado a la pieza conductora (1) móvil, constituida por un plato o cilindro de contorno almenado (10), con tetones, chavetas o similares, los cuales están alojados en el interior vaciado de la carcasa (2) conducida. Dicho carcasa (2) conducida está constituida por un acoplamiento, preferentemente cilíndrico cuyo exterior es apto para el anclaje del cilindro tambor y que presenta en su interior el vaciado de alojamiento de la pieza (1) conductora. Ambos elementos presentan entre sí un pequeño juego, de forma que cada uno de los dientes (10) o almenas de la pieza conductora puede oscilar angularmente dentro del hueco en que se encuentra alojado entre dos posiciones "a" y "b" (figura 2), siendo este ángulo de juego muy pequeño. Cuando se acciona el torno, la fuerza ejercida en el eje desplaza las almenas (10) de la pieza conductora (1) a la posición "b", poniendo en contacto ambas piezas, conductora (1) y conducida (2). La carcasa (2) conducida presenta en dichas paredes el alojamiento del correspondiente muelle (5) o elemento elástico contrario a la almena de la pieza (1) conductora, pero que es vencido por la misma en caso de funcionamiento normal. Al dejarse de suministrar fuerza en el eje motor los muelles (5) se expanden, de forma que los dientes (10) almenados de la pieza conductora (1) son desplazados hacia la posición "a". En un segundo plano paralelo la carcasa (4) estática presenta una ranura circular y concéntrica con el eje motor. En la ranura se encuentra introducida una corona o anillo de la pieza (1) conductora, presentando este anillo una serie de entrantes en su contorno exterior en forma de trapecio o cuña. En cada uno de dichos entrantes existe un rodillo (6) de fricción forzado por el respectivo muelle (11), dispuesto en sentido de expansión contrario a la expansión de los muelles (5) anteriormente citados que existen en la pieza conducida. Estos rodillos (6) pueden desplazarse dentro del hueco de la cuña de forma que pueden formar juego o quedar prisionero entre las paredes de la pieza estática (4) y la pieza (1) conductora, bloqueando el mecanismo.

En cada uno de dichos entrantes en cuña existe un palpador (7) o vástago emergente desde la pieza (2) conducida, de forma que al variar el juego angular entre la pieza (2) conducida y la pieza conductora (1) dicho vástago (7) empuja el rodillo (6) de fricción contra el muelle (11) o lo deja expandirse. De esta manera el palpador (7) es el medio que actúa sobre los rodillos (6), los cuales desplazándose en el interior del hueco de la cuña pueden bloquear el giro del torno.

En efecto, como se ha mencionado antes, cuando en el eje existe una fuerza motriz la corona de dientes (10) almenados se desplaza hacia la posición "b" comprimiendo el muelle (5), a su vez la pieza (1) conductora desplaza los entrantes en cuña que alojan los rodillos (6) de fricción. Dichos rodillos (6) de fricción son contenidos por los vástagos (7) de la pieza (2) conducida hacia la parte ancha de los entrantes sin establecer contacto con la pared confrontada de la ranura en la pieza (4) estática, y por lo tanto sin ofrecer resistencia ni bloqueo. Con el dispositivo en esta posición el torno presenta un funcionamiento convencional permitiendo el giro tanto en el sentido de enrollado como en el sentido del desenrollado del cable, siempre que se mantenga una carga mínima suspendida del cable.

En caso de falta de fuerza suministrada en el eje del torno los muelles (5) se expanden automáticamente forzando a las cabezas almenadas (10) de la pieza (1) conductora a la posición "a". En este momento los entrantes en cuña son desplazados hacia atrás respecto a los vástagos (7) correspondientes, con lo que cada uno de los muelles (11) empuja el rodillo (6) desde la zona ancha del entrante hacia la zona estrecha. El rodillo (6) al avanzar establece contacto simultáneo con la pared interior del entrante y con la pared estática de la ranura de la pieza (4) estática. Este contacto establece un frenado y bloqueo del giro del tambor hasta que se restablece la fuerza motriz en el eje del torno.

Los rodillos (6) pueden ser sustituidos por cualquiera de las piezas con forma existentes en el mercado para mecanismos de frenado o similar fin. Dichas piezas, tales como cuñas curvadas, excéntricas, zapatas de contorno hiperbólico o en sector elíptico son aptas para que cuando los vástagos (7) las liberen produzcan el enclavamiento de la pieza (1) conductora y la pieza (4) estática, ya sea por interposición directa de la pieza, o por giro angular aumentando el diámetro de interferencia hasta el enclavamiento.

El mecanismo normalmente se tara a un par mínimo existente en el eje motor, de tal forma que cuando el par suministrado está por encima de este valor su funcionamiento se considera normal, pero que cuando cae por debajo del mismo se proceda al bloqueo. Dicho par mínimo está determinado por la fuerza de tarado de los muelles (5) que definen el juego de la pieza conductora y la pieza conducida entre "a" y "b".

El número y dimensionado de los encastes y almenados (10) de las piezas conductora (1) y conducida (2) estarán proporcionados adecuadamente para la carga a la que se va a someter el torno. A su vez los rodillos (6) estarán dispuestos en el contorno de la pieza conductora en número suficiente para establecer la carga de bloqueo necesaria.

Para un funcionamiento fluido del torno, la pieza estática (4) está montada sobre cojinetes (8) y (9) o casquillos antifricción con el eje motor de la pieza (1) conductora y con la carcasa (2) conducida exterior.

Para completar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, donde se representan los detalles más significativos de la invención.

Breve descripción de los diseños

Figura 1.- Muestra una sección longitudinal parcial del dispositivo.

Figura 2.- Muestra una vista transversal seccionada según los planos A-A' y B-B'.

Figura 3.- Muestra una vista en alzado semiseccionado de un torno con el dispositivo instalado.

Claims (3)

1. Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares, del tipo constituido por un cilindro dispuesto sobre un eje motor y relacionado con un soporte fijo para el alzado de cargas, tensado de elementos, grúas ascensores y otros mecanismos, caracterizado porque está constituido por una pieza (4) estática apta para su anclaje al soporte del torno, una pieza (1) conductora acoplada al eje motor y una pieza (2) o carcasa conducida apta para su acoplamiento al cilindro (3) de dicho torno, estando relacionadas la pieza (1) conductora y la pieza (2) conducida por una serie de dientes almenados (10) tetones, chavetas o similar, operativamente dispuestos para la existencia de un cierto juego, tal que con la existencia de par en el eje motor la pieza (1) conductora está ajustada a la posición "b" del juego y los vástagos (7) o topes retienen los cilindros (6) de bloqueo fuera del contacto con la pista de la pieza estática (4) y cuando no existe par en el eje motor la pieza (1) conductora está ajustada a la posición "a" del juego y los vástagos (7) liberan los cilindros (6) permitiendo el contacto con la pista de la pieza estática (4), procediéndose al bloqueo del giro del torno.

2. Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque entre cada uno de los almenados (10) de la pieza (1) conductora y los encastes de la pieza (2) conducida existen una serie de muelles (5) o elementos elásticos que fuerzan a dichos almenados (10) a la posición "a", siendo vencibles por la aplicación de momento motor en el eje del torno; y porque dichos muelles (5) están dimensionados para ejercer un momento contrario al par motor equivalente al par de tarado del bloqueo del torno, operativamente aptos para bloquear el torno en caso de descenso del par aplicado al eje por debajo de un mínimo, tal como un fallo del mecanismo motor o rotura del acoplamiento mecánico exterior.

3. Dispositivo de seguridad para tornos, cabrestantes y similares, de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la pieza (4) estática presenta una ranura circular concéntrica con el eje motor y en la que se encuentra alojado un anillo emergente de la pieza (2) conductora; porque en el contorno de dicho anillo de la pieza conductora existe una pluralidad de encastes trapeciales en forma de cuña o similar, encontrándose en el interior de dichos encastes respectivos rodillos (6) de fricción, forzados por el correspondiente muelle (11) o elemento elástico que los empuja desde el espacio ancho al espacio estrecho de dichos encastes; porque dichos muelles (11) están dispuestos de forma que su expansión sea opuesta a la expansión natural de los muelles (5); porque en dichos encastes se encuentran unos vástagos (7) emergentes lateralmente de la pieza conducida y aptos para comprimir los rodillos contra los muelles de expansión; porque los rodillos (5) pueden ser sustituidos por elementos de fricción en forma de cuñas, cuñas curvadas, zapatas de contorno hiperbólico o en sector elíptico, excéntricas operativamente aptos para que cuando los vástagos (7) los liberen produzcan el enclavamiento mutuo de la pieza (1) conductora y la pieza (4) estática; y porque el juego entre los almenados (10) de la pieza (1) conductora y los encastes de la pieza (2) conducida inducen la oscilación de los vástagos (7), los cuales coadyuvan a los rodillos (6) de fricción a establecer contacto con la cara interior de la ranura en la pieza (4) y por lo tanto al bloqueo (posición "a") o giro libre (posición "b") del tambor (3).