ES2204771T3 - Contador para registrar el numero de elevaciones de una grua. - Google Patents
Contador para registrar el numero de elevaciones de una grua.Info
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Abstract
Una grúa hidráulica (1) que comprende un brazo interior (5), un cilindro hidráulico (8) para operar el brazo interior (5), y un sensor de presión (34) dispuesto para medir la presión en el cilindro hidráulico (8), caracterizada porque la grúa (1) comprende además un medio (36) conectado al sensor de presión (34), estando adaptado dicho medio para registrar la elevación y el descenso de una carga detectando la velocidad de las variaciones de presión en dicho cilindro (8), estando adaptado dicho medio de registro (36) para registrar una elevación y un descenso, respectivamente, de una carga cuando la velocidad de una variación de presión detectada excede de un valor predeterminado.
Description
Contador para registrar el número de elevaciones
de una grúa.
La presente invención se refiere a una grúa
hidráulica, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1,
preferiblemente a un camión grúa, a un procedimiento de acuerdo con
la reivindicación 7, para el cálculo de la fatiga por tensión de
este tipo de grúa y a un procedimiento, de acuerdo con la
reivindicación 5, para el registro de elevaciones y descensos de
cargas en este tipo de grúa.
Este tipo de grúa hidráulica es conocido por el
documento JP 57 154504.
Una grúa hidráulica está sometida, como todas las
construcciones mecánicas, a una fatiga por tensión acumulativa
durante su uso. Cuando la fatiga por tensión ha alcanzado un cierto
valor se producen riesgos graves de fallo de la grúa, lo que puede
dar lugar a lesiones al personal o a daños costosos a la misma grúa
o a los objetos próximos a la grúa. Por consiguiente, con el fin de
hacer posible una operación de la grúa segura y sin fallos es muy
necesario calcular la fatiga por tensión acumulada de la grúa. Sobre
la base de dicho cálculo de la fatiga por tensión, es posible
estimar el estado de la grúa y su necesidad de mantenimiento.
Un procedimiento usado actualmente para el
cálculo de la fatiga por tensión acumulada en grúas hidráulicas se
basa en el registro del tiempo de operación de la grúa por medio de
un contador de tiempo. A este respecto, normalmente se registra el
tiempo durante el cual está conectada la bomba que forma parte del
sistema hidráulico. Sin embargo, esta práctica constituye una
medición relativamente inadecuada de la fatiga por tensión
acumulada de la grúa, ya que frecuentemente se usa la misma grúa
para diferentes tipos de operaciones de trabajo que tienen
intensidades muy variables.
El objeto de la presente invención es lograr una
grúa hidráulica en la que sea posible calcular la fatiga por
tensión acumulada de la grúa de manera simple y eficiente.
De acuerdo con la presente invención, este objeto
se logra porque la grúa dispone de un medio conectado a un sensor
de presión en el cilindro elevador de la grúa, estando adaptado
dicho medio para registrar la elevación y el descenso de una carga
detectando la velocidad de las variaciones de presión en dicho
cilindro, estando adaptado dicho medio de registro para registrar
una elevación y descenso, respectivamente, de una carga cuando la
velocidad de una variación de presión detectada excede de un valor
predeterminado.
De esta manera, las elevaciones y los descensos
de una carga realizados por la grúa se pueden registrar de manera
muy simple y con medios simples y económicos. Por medio de las
elevaciones y descensos de carga registrados por el medio, se puede
determinar el número de ciclos de elevación realizados por la grúa,
lo que constituye una medición bien relacionada con la fatiga por
tensión acumulada por la grúa. Se ha evidenciado que el número de
ciclos de elevación realizados constituye una medición
considerablemente mejor de la fatiga por tensión de la grúa que el
tiempo durante el cual la grúa ha estado en operación. Cada ciclo
de elevación contribuye concretamente al incremento de la fatiga
por tensión de la grúa y la duración de un ciclo de elevación puede
variar desde, por ejemplo, 30 segundos, cuando la grúa se usa para
excavación con una cuchara hidráulica, hasta varias horas, cuando
la grúa se usa en un trabajo de montaje con el fin de, por ejemplo,
elevar y situar un transformador y mantenerlo en posición hasta que
se haya fijado en el lugar previsto. En el primero de los casos
mencionados, la fatiga por tensión total de la grúa será
considerablemente superior que en el último de los casos mencionados
durante el mismo periodo de tiempo.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicho medio de registro está conectado a uno o varios
sensores dispuestos para proporcionar información a dicho medio de
registro relativa al control y/o movimientos de la grúa, estando
adaptado dicho medio de registro para determinar por medio de esta
información si está teniendo lugar o no un movimiento de descenso
de la grúa. A este respecto, el medio está adaptado para no
registrar una elevación de la carga cuando se detecta una variación
rápida de la presión en el cilindro en relación con un determinado
movimiento de descenso. De esta manera, se impide que el medio sea
"engañado" por la variación rápida de presión causada por la
presión inducida en el lado del pistón del cilindro que se puede
producir durante los movimientos de descenso, debido al hecho de
que es necesaria una cierta presión en el lado del vástago del
pistón con el fin de abrir la válvula del sistema hidráulico que
sostiene la carga.
La invención se refiere también a un
procedimiento para el registro de la elevación y descenso de una
carga por la grúa hidráulica de acuerdo con la reivindicación 5 y a
un procedimiento para el cálculo de la fatiga por tensión de una
grúa hidráulica de acuerdo con la reivindicación 7.
A continuación se hace una descripción más
específica de ejemplos de realizaciones de la invención, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista de una sección de
una grúa hidráulica provista con una cuchara,
La figura 2 muestra una vista de una sección de
una grúa hidráulica provista con un aguilón,
La figura 3 es una vista esquemática de una
realización de la invención, y
La figura 4 es una vista esquemática de una
unidad de control con varios dispositivos de control para controlar
diferentes funciones de la grúa.
En esta descripción, la expresión medios de
operación se usa para designar los miembros de fuerza hidráulica que
ejecutan los movimientos de la grúa ordenados por el operador de la
grúa. Consecuentemente, la expresión medios de operación abarca los
cilindros hidráulicos 8, 9, 10, 14, 17 y 19 que se mencionan a
continuación. La expresión dispositivo de control se refiere a los
dispositivos, por ejemplo, palancas de control, por medio de los
cuales el operador regula los miembros de válvula incluidos en el
sistema de control que controlan el flujo del fluido hidráulico
hacia los respectivos medios de operación. En la realización
descrita, dichos miembros de válvula consisten en las denominadas
secciones de válvulas de control direccional.
En la figura 1 se muestra una grúa hidráulica 1
unida a un bastidor 2, que puede estar conectado, por ejemplo, al
chasis de un camión. El bastidor está provisto con patas de soporte
3 ajustables para soportar la grúa 1. La grúa comprende una columna
4, que es giratoria respecto del bastidor 2 alrededor de un eje
esencialmente vertical. La grúa comprende además un brazo interior
5 sujeto de manera articulada a la columna 4, un brazo exterior 6
sujeto de manera articulada al brazo interior 5 y un brazo de
extensión 7 sujeto de manera desplazable al brazo exterior 6. El
brazo interior 5 se opera por medio de un cilindro 8 hidráulico de
elevación, el brazo exterior 6 por medio de un cilindro 9
hidráulico del brazo exterior 7 y el brazo de extensión 7 por medio
de un cilindro 10 hidráulico del brazo de extensión. En el ejemplo
mostrado, sujeto de manera articulada en el exterior del brazo de
extensión está un rotador 11 que, a su vez, lleva una herramienta de
presa hidráulica en forma de cuchara 12. Se pueden operar dos
partes 13 incluidas en la cuchara 12 una respecto de la otra por
medio de un cilindro 14 de presa hidráulico para abrir y cerrar la
cuchara 12. El rotador 11 es girable en relación con el brazo de
extensión 7 a través de unos medios de operación hidráulicos que no
se muestran.
En el ejemplo mostrado en la figura 1, la grúa 1
está equipada para realizar excavaciones. Cuando la grúa 1 se va a
usar para operaciones propias de elevación, el rotador 11 y la
cuchara 12 se pueden desmontar y sustituir por un gancho de
elevación. Con el fin de realizar operaciones de elevación que
requieren un gran extensión, el rotador 11 y la cuchara 12 se
sustituyen por un aguilón 15, véase la figura 2. El aguilón 15
comprende un brazo 16 de aguilón, que está sujeto de manera
articulada al brazo de extensión 7 y se opera por medio de un
cilindro 17 hidráulico del brazo del aguilón. El aguilón puede
comprender además un brazo de extensión 18 que puede ser operado por
medio de un cilindro 19 hidráulico del brazo de extensión.
Consecuentemente, la misma grúa se puede usar para un gran número
de diferentes operaciones de trabajo, cuya intensidad (frecuencia
de elevación) varía considerablemente.
Además de los elementos de la grúa mostrados en
las figuras 1 y 2, la grúa 1 puede estar provista también con un
torno controlable hidráulicamente, que se puede usar en combinación
con un gancho de elevación con o sin aguilón 15. La grúa 1 puede
estar provista también con otros tipos de herramientas de presa
hidráulicas además de una cuchara, por ejemplo herramientas de
presa para chatarra o bandejas de carga con material de
construcción, tal como piedra o planchas de construcción.
El sistema de control para controlar las
diferentes funciones de la grúa, es decir, elevación / descenso por
medio del cilindro 8 de elevación, elevación por medio del cilindro
9 del brazo exterior, extensión / retracción por medio del cilindro
10 de extensión etc, comprende una bomba 20 que bombea fluido
hidráulico desde un depósito 21 hasta un bloque 22 de válvulas de
control direccional. El bloque 22 de válvulas de control
direccional comprende una sección 23 de válvulas de control
direccional para cada uno de los medios de operación hidráulicos 8,
9, 10, 14, 17, 19, a los que se suministra fluido hidráulico de
manera convencional dependiendo de la posición del miembro
deslizante de la respectiva sección 23 de válvulas. La posición de
los miembros deslizantes de las secciones 23 de válvulas de control
direccional se controla bien por medio de varias dispositivos de
control en forma de palancas 24 de control, que están conectadas
cada una con su propio miembro deslizante, o por control remoto por
medio de una unidad 25 de control, véase la figura 4, que comprende
una palanca de control para el respectivo miembro deslizante. En el
caso del control remoto, las señales de control se transmiten por
cable o por medio de una conexión sin hilos desde la unidad 25 de
control hasta un microprocesador que, a su vez, controla la
posición de los miembros deslizantes de las secciones 23 del bloque
22 de válvulas de control direccional dependiendo de la magnitud de
la respectiva señal de control de la unidad 25 de control.
Consecuentemente, cada una de las diferentes
secciones 23 de válvulas de control direccional controla la cantidad
y la dirección del flujo de fluido hidráulico para un medio de
operación específico y controla, de esta manera, una función
específica de la grúa. Para mayor claridad, en la figura 3 solo se
ilustra la sección 23 de válvulas de control direccional del
cilindro elevador 8.
El bloque 22 de válvulas de control direccional
comprende además una válvula de derivación 26 que bombea el exceso
de fluido hidráulico de nuevo al depósito 21, y una válvula de
descarga 27 controlada eléctricamente que puede hacer retornar todo
el flujo hidráulico desde la bomba directamente al depósito 21.
En la realización mostrada, el bloque 22 de
válvulas de control direccional es del tipo sensible a la carga y
de compensación de presión, lo que implica que el flujo hidráulico
suministrado a un medio de operación es siempre proporcional a la
posición del miembro deslizante de la correspondiente sección 23 de
válvulas de control direccional, es decir, proporcional a la
posición de la palanca 24. La sección 23 de válvulas de control
direccional comprende un dispositivo 28 limitador de presión, un
dispositivo 29 compensador de presión y una válvula 30 propia del
control direccional. Este tipo de bloques de válvulas de control
direccional y de secciones de válvulas de control direccional son
bien conocidos y disponibles en el mercado, también se pueden usar
otros tipo de válvulas de control direccional además de la descrita
en este documento.
Entre el medio de operación respectivo y la
sección 23 de válvulas de control direccional asociada está
dispuesta una válvula 31 de sostenimiento de la carga, que asegura
que la carga permanezca suspendida cuando el sistema hidráulico
queda sin presión debido a que la válvula 27 de descarga haya hecho
retornar todo el flujo hidráulico desde la bomba 20 directamente al
depósito 21.
En cada una de las secciones 23 de válvulas de
control direccional está dispuesto un sensor 32 con el fin de
detectar los movimientos del miembro deslizante de válvula de la
respectiva sección 23 de válvulas de control direccional. Estos
sensores 32 están conectados a una unidad de proceso 33 constituida
convenientemente por un microprocesador. Por medio de estos sensores
32 la unidad de proceso 33 puede obtener información de que un
cierto miembro deslizante de válvula está afectado y, de esta
manera, cómo está controlada la grúa. En vez de esto, en el caso de
que los miembros deslizantes de válvula estén regulados por medio
de una unidad de control remoto 25, la unidad de proceso 33 puede
estar adaptada para obtener información sobre cómo está controlada
la grúa leyendo las señales de control trasmitidas desde la unidad
de control 25.
La grúa comprende además un medio de detección de
carga en forma de sensor de presión 34 adaptado para medir la
presión hidráulica en el cilindro 8 de elevación. El sensor de
presión 34 está, igual que los sensores 32 de las secciones 23 de
válvulas, conectado a la unidad de proceso 33.
La grúa 1 comprende además un medio 36 adaptado
para registrar el momento en que la grúa eleva y desciende,
respectivamente, una carga. El medio 36, que en adelante se va a
denominar "contador de elevaciones", registra dicho momento
detectando la velocidad de las variaciones de presión en el
cilindro 8 de elevación de la grúa, siendo medidas estas
variaciones de presión por el sensor de presión 34 asociado con el
cilindro 8 de elevación. Durante la elevación de la carga, la
presión en el cilindro 8 de elevación aumenta muy rápidamente justo
en el momento en que la carga es elevada de la parte baja y queda
en suspensión libre. La misma variación rápida de presión ocurre
cuando la carga se deposita abajo y deja de estar sostenida por la
grúa. Estas variaciones de presión son mucho más rápidas que las
variaciones de presión producidas por las oscilaciones naturales
normales que están siempre presentes en la estructura de acero de la
grúa, y de esta manera, el contador de elevaciones 36 puede
diferenciar las elevaciones y las oscilaciones. Consecuentemente
cuando la velocidad de variación de la presión en el cilindro 8 de
elevación excede de un cierto valor predeterminado, se registran una
elevación y un descenso, respectivamente, de una carga.
Cuando las cargas son muy pequeñas para la grúa
(aproximadamente inferiores al 10% de la capacidad máxima de la
grúa), el registro de una elevación y de un descenso de una carga
de la manera antes descrita puede ser problemático. Sin embargo,
estas cargas pequeñas producen una contribución tan pequeña a la
fatiga por tensión acumulada que se pueden despreciar a este
respecto. Sin embargo, la elevación de la presión inducida en el
lado del pistón del cilindro, que puede ocurrir durante los
movimientos de descenso debido a la necesidad de una cierta presión
en el lado del vástago del pistón con el fin abrir la válvula 31 de
sostenimiento de la carga asociada con el cilindro 8 de elevación,
puede crear una complicación más grave para el contador 36 de
elevaciones. Pruebas prácticas han demostrado que esto puede llegar
a producir una variación de presión tan rápida que puede
"engañar" al contador de elevaciones. Sin embargo, este
problema se puede resolver porque el contador 36 de elevaciones
obtiene información de si se está produciendo o no un movimiento de
descenso de la grúa por medio de los sensores que registran los
movimientos de los miembros deslizantes de las secciones 23 de
válvulas de control direccional. A este respecto, el contador 36 de
elevaciones está adaptado para no registrar una elevación de una
carga cuando se produce una variación rápida de presión en el
cilindro 8 de elevación en relación con un registro simultáneo de un
movimiento de descenso. La grúa puede estar provista también con
otros tipos de sensores además de los aquí descritos, con el fin de
suministrar al contador 36 de elevaciones información sobre si la
grúa realiza o no un movimiento de descenso mediante la detección
del control y/o de los movimientos de la grúa.
El contador 36 de elevaciones está constituido
convenientemente por un microprocesador y esta conectado
preferiblemente a la unidad de proceso 33, a la que transmite
información relativa a las elevaciones y descensos registrados de
una carga. En la figura 3 se muestra el contador 36 de elevaciones
como unidad separada de la unidad de proceso 33, pero se puede
integrar con ventaja en dicha unidad.
La grúa 1 comprende además un medio 35,
preferiblemente integrado con la unidad de proceso 33, para el
cálculo de la fatiga por tensión acumulada de la grúa, Estando
adaptado este medio 35 para calcular dicha fatiga por tensión sobre
la base del número de elevaciones y descensos de una carga
registrado por el contador 36 de elevaciones. Aquí es donde se sabe
si una elevación y el descenso siguiente de una carga corresponden
a un ciclo de elevación realizado. La fatiga por tensión calculada
se presenta al operador y/o al personal de mantenimiento de la grúa
por un medio de presentación adecuado. También es posible dejar que
la unidad de proceso 33 emita una señal o alarma cuando la fatiga
por tensión acumulada haya alcanzado un cierto valor
predeterminado.
La información del contador 36 de elevaciones del
tipo aquí descrito se puede usar también para otras funciones de la
grúa además del cálculo de la fatiga por tensión acumulada. Por
ejemplo, la información se puede usar en un sistema para controlar
la fuerza de elevación permitida de una grúa hidráulica, como se
describe más detalladamente en una solicitud de patente presentada
simultáneamente con la presente solicitud de patente.
Por supuesto, la invención no se limita a las
realizaciones antes descritas, por el contrario son posibles
diversas modificaciones de las mismas dentro del alcance de las
reivindicaciones siguientes.
Claims (8)
1. Una grúa hidráulica (1) que comprende un
brazo interior (5), un cilindro hidráulico (8) para operar el brazo
interior (5), y un sensor de presión (34) dispuesto para medir la
presión en el cilindro hidráulico (8), caracterizada porque
la grúa (1) comprende además un medio (36) conectado al sensor de
presión (34), estando adaptado dicho medio para registrar la
elevación y el descenso de una carga detectando la velocidad de las
variaciones de presión en dicho cilindro (8), estando adaptado dicho
medio de registro (36) para registrar una elevación y un descenso,
respectivamente, de una carga cuando la velocidad de una variación
de presión detectada excede de un valor predeterminado.
2. Una grúa de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque el medio (36) está constituido por un
microprocesador.
3. Una grúa de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho
medio de registro (36) está conectado a uno o varios sensores (32)
que están adaptados para suministrar información a dicho medio de
registro (36) relativa al control y/o a los movimientos de la grúa,
estando adaptado dicho medio de registro (36) para determinar por
medio de esta información si esta teniendo lugar o no un movimiento
de descenso de la grúa (1), y porque dicho medio de registro (36)
está adaptado para no registrar una elevación de una carga cuando se
detecta una variación rápida de la presión en dicho cilindro (8) en
relación con un movimiento de descenso determinado.
4. Una grúa de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la grúa
(1) comprende además un medio (35) para calcular la fatiga por
tensión de la grúa (1), estando adaptado dicho medio de cálculo (35)
para calcular la fatiga por tensión sobre la base del número de
elevaciones y descensos de carga registrados por el medio (36).
5. Un procedimiento para el registro de
elevaciones y descensos de una carga en una grúa hidráulica (1) que
comprende un brazo interno (5), un cilindro hidráulico (8) para
operar el brazo interno (5), y un sensor de presión (34) para medir
la presión en el cilindro hidráulico (8), caracterizado
porque la elevación y descenso, respectivamente, de una carga son
registrados por la detección de la velocidad de las variaciones de
la presión en dicho cilindro (8), siendo registradas una elevación
y un descenso, respectivamente, de una carga cuando la velocidad de
una variación de presión detectada excede de un valor
predeterminado.
6. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque por medio de la
información de un sensor (32) relativa a los controles y/o
movimientos de la grúa se determina si tiene lugar o no un
movimiento de descenso de la grúa (1), y porque no se registra una
elevación de una carga cuando se detecta una variación de presión
rápida en dicho cilindro (8) en relación con un movimiento de
descenso determinado.
7. Un procedimiento para el cálculo de la fatiga
por tensión de una grúa hidráulica (1) que comprende un brazo
interno (5), un cilindro hidráulico (8) para operar el brazo
interno (5), y un sensor de presión (34) para medir la presión en el
cilindro hidráulico (8), caracterizado porque la elevación y
descenso, respectivamente, de una carga son registrados por la
detección de la velocidad de las variaciones de presión en dicho
cilindro (8), siendo registrados una elevación y un descenso,
respectivamente, de una carga cuando la velocidad de una variación
de presión detectada excede de un valor predeterminado, y porque la
fatiga por tensión se calcula sobre la base del número de
elevaciones y descensos de la carga registrados.
8. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque por medio de la
información de los sensores (32) relativa al control y/o movimientos
de la grúa (1) se determina si está teniendo lugar o no un
movimiento de descenso de la grúa (1), y porque no se registra una
elevación de una carga cuando se detecta una variación de presión
rápida en dicho cilindro (8) en relación con un movimiento de
descenso determinado.
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