ES2233750T3 - Dispositivo para transportar y posicionar piezas estructurales de grantamaño. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para transportar y posicionar piezas estructurales de gran tamaño, especialmente grupos de propulsión de aviones, trenes de rodadura (2a, 2b) de aviones o superficies de sustentación, con un armazón de traslación y elevación (3) que presenta un bastidor de soporte inferior (4) en el que están montadas ruedas (5, 5a) y un mecanismo de elevación y posicionamiento (6) que presenta por arriba un alojamiento de carga (7) para la pieza estructural de gran tamaño y una cinemática de barras (8) con varios cilindros de elevación (9), husillos de elevación o elementos de elevación lineales similares, caracterizado porque la cinemática de barras (8) está dispuesta como un hexápodo con seis elementos elevadores o como una plataforma de Stewart para el posicionamiento del alojamiento de carga (7) tanto en ejes lineales como en ejes de rotación y para un apuntalamiento y sujeción estables de la pieza estructural de gran tamaño en cada situación de posicionamiento, y se encuentra articulada entre el bastidor de soporte (4) y el alojamiento de carga (7).

Description

Dispositivo para transportar y posicionar piezas estructurales de gran tamaño.

La invención concierne a un dispositivo para transportar y posicionar piezas estructurales de gran tamaño, especialmente grupos de propulsión de aviones, trenes de rodadura de aviones o superficies de sustentación, con un armazón de traslación y elevación que presenta un bastidor de soporte inferior y en el que están montadas ruedas, así como un mecanismo de elevación y posicionamiento que presenta arriba un alojamiento de carga para la pieza estructural de gran tamaño. El documento GB-A-1 227 099 muestra un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el montaje final y en el mantenimiento de aviones se tienen que posicionar cargas en el rango de varias toneladas de peso con una gran sensibilidad en torno a los seis grados de libertad de movimiento. Tales cargas son, por ejemplo, trenes de rodadura de aviones y grupos de propulsión de aviones. La situación de montaje en el avión requiere aquí que se observen secuencias de montaje muy específicas que, según la posición de montaje y el tipo de avión, pueden ser muy diferentes.

Los trenes de rodadura de aviones de gran capacidad están usualmente unidos en dos bulones principales con la estructura del avión. Estos bulones principales forman el eje de giro en torno al cual pivota el tren de rodadura durante el vuelo para entrar en el pozo previsto para tal tren. Unos puntales laterales confieren al tren de rodadura la estabilidad lateral necesaria.

Para el montaje se asienta el tren de rodadura sobre un carro de montaje, generalmente sin ruedas en los muñones de eje, y se fija dicho tren con abrazaderas. El carro de montaje posibilita movimientos de elevación, longitudinales y transversales, con los cuales el tren de rodadura puede ser elevado y posicionado en el pozo previsto para el mismo. Los movimientos de posicionamiento tienen que ser maniobrados aquí de manera tan sensible que se puedan materializar movimientos de traslación de menos de 1 mm.

Con estos tres movimientos de traslación y eventuales movimientos de giro y pivotamiento se posiciona el tren de rodadura hasta que el primer apoyo principal del tren de rodadura esté en coincidencia exacta con el taladro de alojamiento de la estructura del avión. Únicamente entonces puede introducirse el primer bulón principal e incorporarse en la estructura del fuselaje.

El primer apoyo principal está unido ahora fijamente con el avión y forma un punto fijo para el montaje ulterior. A partir de este momento, no pueden ni deben realizarse ya movimientos de traslación, puesto que esto conduciría a una carga inadmisible del tren de rodadura y de la estructura del avión.

Para posicionar y montar el segundo bulón principal se realizan ahora movimientos de giro y pivotamiento en torno al primer punto de apoyo principal (punto fijo). El punto de giro tiene que estar situado entonces exactamente en el primer apoyo principal, ya que, en caso contrario, podrían actuar nuevamente cargas inadmisibles sobre el tren de rodadura y la estructura del avión.

En algunos tipos de aviones pueden montarse trenes de rodadura con ayuda de una grúa. A este fin, están presentes en la superficie de sustentación unas aberturas a través de las cuales pueden hacerse pasar cables de amarre especiales de arriba abajo, atravesando el ala. En estos cables de amarre puede izarse el tren de rodadura. Sin embargo, este montaje por grúa no es universalmente utilizable, ya que sólo determinados tipos de aviones presentan aberturas correspondientes en el ala. Además, no es en principio posible el montaje de trenes de rodadura de proa o trenes de rodadura centrales en el centro del fuselaje entre las alas. Por otra parte, no es posible un guiado exacto del tren de rodadura, ya que no existen puntos de giro fijamente definidos y, en general, no es posible con una grúa el posicionamiento preciso requerido con recorridos de rodadura de en parte menos de 1 mm. Asimismo, debido a las restringidas condiciones de espacio en el pozo del tren de rodadura y debido a un posible movimiento pendular de la carga, existe una situación de riesgo para los operarios durante el montaje.

Por tanto, para el montaje del tren de rodadura se utilizan frecuentemente también carros de montaje mecánicos. Estos carros disponen de varios bastidores de acero que están montados de manera que pueden moverse uno con relación a otro. El movimiento de los bastidores se efectúa, por ejemplo, por medio de accionamientos de husillo, bielas, pantógrafos elevadores, etc. Los movimientos de rotación son realizados por rodillos sobre pistas curvas fijas, es decir que la posición del punto de giro para el montaje se establece constructivamente en el carro de montaje. No es posible un desplazamiento o corrección de este punto de giro o bien esto solamente es posible con un coste considerable.

Dado que los puntos de giro en los distintos tipos de trenes de rodadura son muy diferentes, es necesario para cada tipo de tren de rodadura un carro de montaje propio especialmente diseñado para el mismo. Los carros de montaje requieren cada uno de ellos una construcción mecánicamente muy complicada, ya que para cada movimiento es necesario un bastidor desplazable propio y, por tanto, son precisos hasta seis bastidores móviles en un aparato. Este gran número de piezas mecánicas conduce también a un elevado coste de mantenimiento.

Por tanto, existe el problema de crear un dispositivo de la clase mencionada al principio que haga posible movimientos de posicionamiento flexibles y pueda emplearse para tipos diferentes de piezas estructurales de gran tamaño.

Este problema se resuelve con un dispositivo según la reivindicación 1.

Con un dispositivo construido de esta manera el alojamiento de carga puede recorrer caminos de posicionamiento muy diferentes, de modo que un mismo dispositivo puede ser utilizado para el montaje de diferentes piezas estructurales de gran tamaño. Así, por ejemplo, en la construcción de aviones es necesario solamente un único dispositivo para el montaje de los diferentes trenes de rodadura y de los grupos de propulsión, de modo que se pueden reducir los costes de adquisición y de mantenimiento, así como los costes de almacenamiento para su alojamiento mientras no está siendo utilizado dicho dispositivo.

La configuración de la cinemática de barras como hexápodo con seis elementos elevadores o como plataforma de Stewart hace posible, por un lado, movimientos en los seis ejes del espacio, es decir, movimientos lineales en las direcciones X, Y y Z, así como rotación en torno a estos ejes, de modo que son posibles movimientos de posicionamiento universales y precisos. Por otro lado, mediante un hexápodo o plataforma de Stewart se garantiza, debido a la favorable distribución de las fuerzas, una retención y apuntalamiento seguros y estables de la pieza estructural de gran tamaño en cada situación de posicionamiento.

Sin embargo, es posible también que la cinemática de barras presente dos grupos mutuamente distanciados de tres elementos elevadores cada uno, los cuales están dispuestos especialmente en dos lados opuestos del armazón de traslación y elevación. Se puede reducir así eventualmente la altura de construcción del mecanismo de elevación y posicionamiento en estado retraído, sin perjudicar su fuerza de sustentación y su estabilidad.

Eventualmente, los distintos elementos elevadores pueden posicionarse también en forma libre o a distancia uno de otro.

Se obtiene una estructura mecánica especialmente sencilla del dispositivo según la invención cuando los elementos elevadores de la cinemática de barras están unidos articuladamente con sus extremos libres inferiores al respectivo bastidor de soporte del armazón de traslación y elevación y con sus extremos libres superiores al alojamiento de carga, y se hallan distanciados uno de otro.

El alojamiento de carga puede presentar elementos de fijación y retención universales para la fijación de piezas estructurales diferentes de gran tamaño.

Como alternativa, el alojamiento de carga puede estar montado de forma soltable en el mecanismo de elevación y posicionamiento, de modo que el alojamiento de carga pueda estar optimizado para recibir un componente estructural determinado de gran tamaño y se monte cada vez un alojamiento de carga adecuado en el mecanismo de elevación y posicionamiento.

Eventualmente, el alojamiento de carga puede presentar un bastidor de alojamiento de carga montado en el mecanismo de elevación y posicionamiento, que pueda unirse de manera soltable con al menos un elemento perfilado del alojamiento de carga. En este caso, no tiene que cambiarse el alojamiento de carga completo para piezas estructurales diferentes de gran tamaño, sino que únicamente tienen que cambiarse elementos perfilados individuales que están optimizados para recibir la respectiva pieza estructural de gran tamaño. De este modo, se simplifica la modificación del dispositivo para diferentes piezas estructurales de gran tamaño.

Una idea de la invención que va más allá prevé que el dispositivo lleve asociada una unidad de control para activar la cinemática de barras y eventualmente la unidad de elevación vertical, y que la unidad de control presente una memoria para recorridos de posicionamiento prefijados o prefijables. A través de la unidad de control se puede realizar un movimiento de posicionamiento. En este caso, puede estar prevista una unidad de mando manual para controlar la cinemática de barras o la unidad de elevación vertical, pudiendo estar enlazada la unidad de mando con la unidad de control a través de cables o bien sin cables. Un movimiento de posicionamiento inicialmente realizado puede ser archivado en la memoria y recuperado en un momento posterior para poder repetir exactamente el mismo movimiento de posicionamiento. Es imaginable también programar un desarrollo de movimiento por medio de un algoritmo y alimentarlo a la memoria para recuperar este desarrollo de movimiento en caso necesario y poder realizarlo por medio de la cinemática de barras. También pueden archivarse y recuperarse en caso necesario varios desarrollos de movimiento para diferentes piezas estructurales de gran tamaño. De este modo, se pueden realizar con rapidez y precisión desarrollos de movimiento que se repiten una y otra vez y se puede acortar así el tiempo de montaje para una pieza estructural de gran tamaño.

Para impedir movimientos incontrolados del mecanismo de elevación y posicionamiento y, por tanto, una situación de riesgo para el personal trabajador se puede emplear un sistema redundante de medida y control. A este fin, es conveniente que los elementos elevadores de la cinemática de barras lleven asociados, cada uno de ellos, sensores de medida de recorrido y/o sensores de inclinación que estén unidos con la unidad de control, y que la unidad de control esté formada para comparar la posición nominal-real de la cinemática de barras con ayuda de los valores de medida de los sensores de medida de recorrido o de los sensores de inclinación y el valor nominal de posición determinado por el recorrido de posicionamiento prefijado o prefijable. Así, por ejemplo, por medio de sensores de inclinación se puede establecer la inclinación real del alojamiento de carga y se puede comparar ésta con la inclinación teórica calculada a partir de las informaciones de recorrido archivadas en la unidad de control.

Si, en el caso de un hexápodo, falla solamente uno de los seis ejes, el sistema completo resulta inestable y se desmorona sobre sí mismo. Por tanto, tiene que estar garantizado en todo momento que el sistema siga siendo seguro, por ejemplo en caso de rotura de una tubería hidráulica. A este fin, es conveniente que los elementos elevadores de la cinemática de barras presenten cada uno de ellos, como seguro para casos de emergencia, un conjunto de inmovilización para inmovilizar el respectivo elemento elevador.

Si falla un eje hidráulico durante un proceso de montaje, este eje tiene que poder ser sustituido. En este caso, el sistema tiene que mantener exactamente la posición en la que se presentó el defecto. Para poder cambiar un eje hidráulico se puede utilizar, en paralelo con éste, una construcción auxiliar que asuma la carga y la función del eje defectuoso durante el tiempo de la transformación. Después del cambio del eje defectuoso, el conjunto de control puede seguir trabajando exactamente desde la posición prefijada sin volver previamente a una posición de referencia.

Para que el dispositivo pueda ser maniobrado de manera sencilla, por ejemplo, en una nave de montaje, es conveniente que las ruedas estén montadas de forma dirigible en el bastidor de soporte.

Además, es conveniente que al menos dos de las ruedas estén en unión de accionamiento con una unidad de accionamiento que presenta preferiblemente un motor eléctrico o un motor hidráulico. Por tanto, no es necesaria una máquina de tracción separada para trasladar el dispositivo, lo que es ventajoso especialmente en naves de montaje con espacio limitado y simplifica el transporte de la pieza estructural de gran tamaño hasta su puesto de montaje. El motor eléctrico o el grupo del motor hidráulico puede ser alimentado por baterías y, en contraposición con un motor de combustión, no se presentan emisiones nocivas, lo que es ventajoso especialmente cuando el dispositivo se utiliza en naves de montaje cerradas.

A continuación, se explican con más detalle ejemplos de ejecución del dispositivo según la invención haciendo referencia a los dibujos.

Muestran:

La figura 1, un alzado por el lado longitudinal de un dispositivo con un bastidor de soporte y un alojamiento de carga, entre los cuales está dispuesto un hexápodo en calidad de mecanismo de elevación y posicionamiento, con un tren de rodadura de avión sujeto sobre el alojamiento de carga, encontrándose el mecanismo de elevación y posicionamiento en su posición de reposo inferior,

La figura 2, un alzado por el lado estrecho del dispositivo de la figura 1,

La figura 3, una representación en perspectiva del dispositivo de la figura 1,

La figura 4 a la figura 6, representaciones del dispositivo correspondientes a las figuras 1 a 3, pero con el mecanismo de elevación y posicionamiento extendido cada vez hacia fuera,

La figura 7, un alzado por el lado longitudinal de un dispositivo con una unidad de elevación vertical dispuesta entre un bastidor de soporte y un bastidor intermedio y con un mecanismo de elevación y posicionamiento dispuesto entre el bastidor intermedio y un alojamiento de carga, con un tren de rodadura de avión sujeto sobre el alojamiento de carga, encontrándose la unidad de elevación vertical y el mecanismo de elevación y posicionamiento en sus respectivas posiciones de reposo inferiores,

La figura 8, un alzado por el lado estrecho del dispositivo de la figura 7,

La figura 9, una representación en perspectiva del dispositivo de la figura 7, y

La figura 10 a la figura 12, representaciones del dispositivo correspondientes a las figuras 7 a 9, pero estando en cada caso la unidad de elevación vertical y el mecanismo de elevación y posicionamiento extendidos hacia fuera.

Un dispositivo -designado en conjunto con 1- para transportar y posicionar piezas estructurales de gran tamaño, especialmente grupos de propulsión de aviones, trenes de rodaduras 2a, 2b de aviones o superficies de sustentación, presenta un armazón de traslación y elevación 3 con un bastidor de soporte inferior 4 en el que están montadas ruedas 5, 5a y un mecanismo de elevación y posicionamiento 6. En el mecanismo de elevación y posicionamiento 6 está a su vez dispuesto un alojamiento de carga 7 sobre el cual puede asentarse una pieza estructural de gran tamaño que deba montarse.

Las figuras 1 a 3 muestran cada una de ellas un ejemplo de ejecución del dispositivo según la invención en estado retraído del mecanismo de elevación y posicionamiento 6. Éste presenta una cinemática de barras 8 con seis cilindros de elevación 9 que están dispuestos como un hexápodo o una plataforma de Stewart. Esta disposición puede apreciarse más claramente en las figuras 4 a 6, en cada una de las cuales los cilindros de elevación 9 están extendidos hacia fuera. Entre estas posiciones extremas según las figuras 1 a 3 ó 4 a 6 se puede adoptar cualquier posición intermedia deseada con la cinemática de barras 8. En este caso, son posibles tanto desplazamientos lineales en los tres ejes del espacio (X, Y, Z, figuras 3 y 6) como respectivos movimientos de rotación en torno a estos ejes. La construcción especial del hexápodo garantiza aquí una retención segura y estable del tren de rodadura 2a del avión en cualquier posición controlable.

Para el montaje en un fuselaje de avión se asienta el tren de rodadura 2a con las ruedas 10 ya montadas sobre el alojamiento de carga 7 del dispositivo 1. El alojamiento de carga presenta aquí un bastidor 11 en el que están montados de forma soltable unos elementos perfilados 12. Estos están optimizados para alojar el tren de rodadura 2a del avión y pueden ser cambiados para el montaje de otras piezas estructurales de gran tamaño.

El dispositivo 1 puede ser trasladado en cualquier dirección y movido en el lugar de montaje por medio de las ruedas 5, 5a montadas en forma giratoria. A este fin, dos de las ruedas 5a están en unión de accionamiento con un motor eléctrico no representado con más detalle o con un motor hidráulico.

Con el mecanismo de elevación y posicionamiento 6 se puede posicionar el tren de rodadura 2a del avión en el pozo previsto para este tren, no representado en las figuras. A este fin, se extiende la cinemática de barras 8 hacia fuera y se hace primero que el primer apoyo principal 13 del tren de rodadura 2a coincida con un taladro de alojamiento de la estructura del avión. El apoyo principal 13 y el taladro de alojamiento se fijan seguidamente con un bulón. El primer apoyo principal 13 está unido ahora sólidamente con el avión y forma un punto fijo para el montaje ulterior. A partir de este momento, no pueden ni deben ejecutarse ya movimientos de traslación, puesto que esto conduciría a una carga inadmisible del tren de rodadura 2a y de la estructura del avión.

Para posicionar y montar el segundo bulón principal se realizan movimientos de giro y pivotamiento por medio de la cinemática de barras 8 en torno al primer punto de apoyo principal (punto fijo). El punto de giro tiene que estar situado exactamente en este caso en el primer apoyo principal 13, ya que, en caso contrario, podrían actuar nuevamente cargas inadmisibles sobre el tren de rodadura 2a y la estructura del avión.

Los movimientos de la cinemática de barras 8 pueden ser controlados con precisión a través de una unidad de control 14, de modo que puede materializarse la exactitud necesaria de los movimientos de posicionamiento de, en parte, menos de 1 mm.

Los cilindros de elevación individuales 9 de la cinemática de barras 8 llevan asociadas, cada uno de ellos, válvulas de control, seguros contra caída, tuberías hidráulicas y sistemas de medida de recorrido integrados, que no se han representado con detalle, para asegurar la estabilidad de la cinemática de barras 9 al presentarse una perturbación o un defecto e impedir movimientos incontrolados o un colapsado incontrolado. Un cilindro de elevación 9 puede ser cambiado como una unidad completa en el caso de un funcionamiento erróneo o de un defecto.

Las figuras 7 a 12 muestran otro ejemplo de ejecución de un dispositivo 1 según la invención. En este caso, está previsto un bastidor intermedio 15 entre el bastidor de soporte 4 y el alojamiento de carga 7. Este bastidor intermedio 15 está unido con el bastidor de soporte 4 a través de una unidad de elevación vertical 16 y con el alojamiento de carga a través de un mecanismo de elevación y posicionamiento 6. Por medio de la unidad de elevación vertical 16 puede realizarse un posicionamiento previo del tren de rodadura 2b del avión en dirección vertical antes de que se efectúe el movimiento de montaje exacto con el mecanismo de elevación y posicionamiento 6. Debido a esta distribución del movimiento de elevación vertical sobre la unidad de elevación vertical 16, por un lado, y el mecanismo de elevación y posicionamiento 6, por otro lado, se puede reducir eventualmente la altura de construcción del dispositivo 1 en estado retraído, lo que puede ser ventajoso especialmente en ambientes de montaje con condiciones de espacio restringido.

La unidad de elevación vertical presenta en total cuatro pantógrafos elevadores 7, con lo cual se consigue una distribución favorable de la carga total. Además, los pantógrafos elevadores 17 posibilitan una elevación vertical máxima relativamente grande junto con una pequeña extensión vertical en estado retraído (figuras 7a 9).

Según las figuras 7 a 12, la cinemática de barras 8 presenta dos grupos mutuamente distanciados de tres cilindros de elevación 9 cada uno, los cuales están colocados en dos lados opuestos del armazón de traslación y elevación 3. Gracias a esta medida se puede reducir también la altura de construcción del dispositivo 1 en estado retraído. La estabilidad y funcionalidad de la cinemática de barras 8 no está limitada en comparación con el ejemplo de ejecución con un hexápodo según las figuras 1 a 6.

Claims (10)

1. Dispositivo para transportar y posicionar piezas estructurales de gran tamaño, especialmente grupos de propulsión de aviones, trenes de rodadura (2a, 2b) de aviones o superficies de sustentación, con un armazón de traslación y elevación (3) que presenta un bastidor de soporte inferior (4) en el que están montadas ruedas (5, 5a) y un mecanismo de elevación y posicionamiento (6) que presenta por arriba un alojamiento de carga (7) para la pieza estructural de gran tamaño y una cinemática de barras (8) con varios cilindros de elevación (9), husillos de elevación o elementos de elevación lineales similares, caracterizado porque la cinemática de barras (8) está dispuesta como un hexápodo con seis elementos elevadores o como una plataforma de Stewart para el posicionamiento del alojamiento de carga (7) tanto en ejes lineales como en ejes de rotación y para un apuntalamiento y sujeción estables de la pieza estructural de gran tamaño en cada situación de posicionamiento, y se encuentra articulada entre el bastidor de soporte (4) y el alojamiento de carga (7).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cinemática de barras (8) presenta dos grupos mutuamente distanciados de tres elementos elevadores cada uno, los cuales están colocados especialmente en lados opuestos del armazón de translación y elevación (3).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los elementos elevadores de la cinemática de barras (8) están unidos articuladamente con sus extremos libres inferiores al respectivo bastidor de soporte (4) del armazón de traslación y elevación (3) y con sus extremos libres superiores al alojamiento de carga (7), y se encuentran distanciados uno de otro.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el alojamiento de carga (7) está montado de forma soltable en el mecanismo de elevación y posicionamiento (6).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el alojamiento de carga (7) presenta un bastidor (11) que está montado en el mecanismo de elevación y posicionamiento (6) y que puede unirse de forma soltable con al menos un elemento perfilado (12) de dicho alojamiento de carga.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo (1) lleva asociada una unidad de control (14) para activar la cinemática de barras (8) y eventualmente la unidad de elevación vertical (16), y porque la unidad de control (14) presenta una memoria para recorridos de posicionamiento prefijados o prefijables.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los elementos elevadores de la cinemática de barras (8) llevan asociados respectivos sensores de medida de recorrido y/o sensores de inclinación que están unidos con la unidad de control (14), y porque la unidad de control (14) está formada para comparar la posición nominal-real de la cinemática de barras (8) sobre la base de los valores de medida de los sensores de medida de recorrido o de los sensores de inclinación y el valor nominal de posición determinado por el recorrido de posicionamiento prefijado o prefijable.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los elementos elevadores de la cinemática de barras (8) presentan cada uno de ellos, como seguro para casos de emergencia, un conjunto de inmovilización para inmovilizar el respectivo elemento elevador.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las ruedas (5, 5a) están montadas de forma dirigible en el bastidor de soporte (4).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque al menos dos de las ruedas (5a) están en unión de accionamiento con una unidad de accionamiento que presenta preferiblemente un motor eléctrico o un motor hidráulico.