ES2235563B1 - Manipulador de pesos ingravidos. - Google Patents
Manipulador de pesos ingravidos.Info
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Abstract
Manipulador de pesos ingrávidos, para el manejo de cargas (1) con adaptación automática de estabilidad del conjunto en función del peso de las cargas (1) y sus variaciones, comprendiendo un conjunto operativo formado por una parte (2) actuadora de la acción a ejercer y una parte (3) de control respecto de la que se sujetan las cargas (1) de aplicación, y un conjunto de regulación, mediante el cual se establece una relación entre las partes (2 y 3) del conjunto operativo, determinando una regulación sobre la alimentación neumática a la parte actuadora (2), para variar dicha alimentación en función del peso instantáneo de las cargas (1) suspendidas.
Description
Manipulador de pesos ingrávidos.
El objeto de la invención se refiere a un
manipulador de pesos ingrávidos, que consiste en un dispositivo
formado por una célula de carga neumática, mediante la cual se
controla la intensidad puntual e instantánea de la fuerza de cargas
variables, para regular la acción de un medio actuador de dichas
fuerzas en función de ellas mismas.
Se conocen manipuladores ingrávidos accionados
por aire comprimido, con los cuales un operario puede realizar
fácilmente el movimiento de objetos. Los manipuladores conocidos de
este tipo presentan el inconveniente de que sólo son capaces de
manejar pesos constantes, es decir cargas de un mismo peso, de
manera que para manipular cargas diferentes o variables es
necesario actuar sobre los elementos de la regulación neumática,
para adaptarlos de acuerdo con las cargas a manipular, lo cual
supone que la utilización de tales aparatos plantee considerables
limitacio-
nes.
nes.
Existen también manipuladores ingrávidos, cuya
acción se controla mediante una célula electrónica, resultando la
realización de estos manipuladores muy costosa, debido a que
requieren de una instalación eléctrica y de una instalación
neumática con los distintos componentes que conllevan.
De acuerdo con la invención se propone un
manipulador totalmente neumático, mediante el cual se establece
automáticamente una detección de las variaciones de fuerzas tales
como el peso de cargas a manipular, proporcionando una respuesta
neumática que permite regular y controlar la acción de un medio
actuador de la manipulación de dichas cargas.
Este manipulador objeto de la invención comprende
un conjunto operativo de acción neumática y un conjunto de
regulación, determinando el conjunto operativo una parte actuadora
de la acción a ejercer respecto de las cargas y una parte de
control, respecto de la que se sujetan las cargas de aplicación,
mientras que el conjunto de regulación establece una relación entre
ambas partes del conjunto operativo, determinando un suministro de
alimentación neumática variable a la parte actuadora, en función
del peso de las cargas que soporta la parte de control.
La parte actuadora del conjunto operativo se
constituye por un cilindro actuador lineal, con alimentación
neumática en una de sus, partes, mientras que la otra parte queda
abierta al exterior; en tanto que la parte del control se
constituye por un émbolo del que se suspenden las cargas de
aplicación, siendo dicho émbolo libremente deslizante en una cámara
vertical, cuya parte superior queda comunicada al exterior y cuya
parte inferior queda conectada a una válvula reguladora incorporada
en el suministro de alimentación neumática al cilindro de la parte
actuado-
ra.
ra.
Se obtiene así un dispositivo que permite
controlar automáticamente la variación del peso de cargas
suspendidas del émbolo de la parte de control, de manera que en
función de dichas variaciones proporciona una señal neumática que
se aplica a la válvula reguladora de la alimentación neumática del
cilindro actuador, el cual efectúa así una actuación dependiente
del peso de las cargas aplicadas, permitiendo la manipulación
ingrávida de éstas en unas condiciones óptimas de funcionamiento
para diferentes cargas, con un efecto de autorregulación en función
de la variación de las propias cargas.
La Parte superior de la cámara en la que va el
émbolo del que se suspenden las cargas, puede ser conectada a una
alimentación de presión o de depresión, con lo cual se obtiene un
comportamiento que altera el valor que acusa el sistema del peso de
las cargas, permitiendo hacer que acuse un valor menor o mayor que
el del peso real de las cargas suspendidas, con lo cual se obtiene
un desequilibrio que hace que el sistema desplace hacia arriba o
hacia abajo la suspensión de las cargas, en una acción de subida o
bajada de éstas.
En una realización práctica el conjunto operativo
del manipulador se incluye en una columna dispuesta sobre un brazo
sustentador que permite el movimiento de la mencionada columna en
un cierto radio de acción, yendo provista la columna con un asa de
manipulación, a través de la cual se dispone una alimentación
suministradora de presión/depresión a la parte superior de la
cámara en la que va el émbolo de suspensión de las cargas, pasando
dicha alimentación por un medio de gobierno incorporado en el asa,
mediante el cual el usuario puede seleccionar la alimentación de
presión o de depresión a la mencionada parte superior de la cámara
del émbolo de suspensión de las cargas, o dejarla en escape libre
al exterior.
El equilibrio del émbolo de suspensión de las
cargas, dentro de la cámara de alojamiento de dicho émbolo, se
mantiene merced a una presión de aire establecida en la parte
inferior de la mencionada cámara, de forma que para que el sistema
funcione correctamente debe mantenerse una determinada presión en
dicha parte inferior de la cámara; para lo cual a través del propio
émbolo se establece una comunicación entre la parte superior y la
parte inferior de la cámara, a través de una válvula con
dispositivo de actuación en la parte superior del émbolo, mientras
que la parte inferior de la cámara se establece en comunicación
con un suministro de presión, a través de una válvula con
dispositivo de actuación en la base inferior de la cámara.
Con ello, cuando el émbolo desciende por falta de
presión en la parte inferior de la cámara, al llegar el émbolo a
la base inferior de la cámara actúa al dispositivo de la válvula de
entrada de presión. Cuando el émbolo llega hasta el tope superior
de la cámara, se actúa el dispositivo de la válvula de comunicación
entre las dos partes de la cámara, disminuyendo la presión en la
parte inferior, con lo cual se obtiene una autorregulación del
equilibrio del émbolo dentro de la cámara.
En la columna del montaje de aplicación, el
limite inferior de la cámara de alojamiento del émbolo de
suspensión de las cargas se establece mediante una tapa, a través
de la cual se determinan los conductos necesarios para la
comunicación de dicha cámara con los medios de presión y de
regulación neumática del sistema.
Con todo lo cual se obtiene un manipulador de
cargas con unas características ciertamente ventajosas, cuya
realización adquiere vida propia y carácter preferente para la
función de manipulación ingrávida a la que se halla destinado.
La figura 1 muestra un esquema del conjunto
funcional del manipulador preconizado.
La figura 2 es una perspectiva de un ejemplo de
disposición práctica del manipulador preconizado.
La figura 3 es una sección general de la columna
estructural en la que se incluye el conjunto operativo del
manipulador.
La figura 4 es una perspectiva ampliada de la
carcasa portante de la columna estructural del conjunto operativo
del manipulador.
La figura 5 es una perspectiva del conjunto
alojante del mecanismo operativo del manipulador.
La figura 6 es una perspectiva en despiece
explosionado del émbolo de control del mecanismo operativo del
manipulador, con el vástago de suspensión de las cargas.
La figura 7 es una perspectiva del
carro-guía del conjunto alojante del mecanismo
operativo del manipulador en la columna de aplicación.
La figura 8 es una perspectiva de la parte
incorporada del asa de manejo de la columna del mecanismo operativo
del manipulador.
La figura 9 es una sección ampliada de la parte
que incluye el mecanismo de control en la columna del
manipulador.
La figura 10 es un detalle ampliado de la figura
anterior.
La figura 11 es una perspectiva a gran escala de
la tapa inferior de la cámara que aloja al émbolo de suspensión de
las cargas.
La figura 12 es una vista en sección longitudinal
de la mencionada tapa inferior de la cámara del émbolo de
suspensión de las cargas, según la indicación
XII-XII señalada en la figura siguiente.
La figura 13 es una vista en planta de dicha tapa
inferior de la cámara del émbolo de suspensión de las cargas.
La invención se refiere a un manipulador de
cargas neumático, provisto con una regulación de autocontrol en
función del peso de las cargas (1) de aplicación, determinando un
comportamiento funcional que posibilita la manipulación de las
cargas (1) en condiciones de ingravidez.
El manipulador comprende un conjunto operativo
totalmente neumático, compuesto, según representa la figura 1, por
una parte (2) actuadora de la acción a ejercer respecto de cargas
(1) y una parte (3) de control, respecto de la cual se sujetan las
cargas (1) de aplicación.
Entre ambas partes (2 y 3) del conjunto operativo
se establece una relación mediante un conjunto de regulación, por
medio de una conexión (4) desde la parte (3) de control hasta una
válvula de regulación (5) dispuesta en el suministro de
alimentación neumática (6) a la parte actuadora (2).
En dicho suministro de la alimentación neumática
(6) a la parte actuadora (2), se incluye además un antirretorno
(7), controlado por medio de un pilotaje (8).
La parte actuadora (2) del conjunto operativo se
constituye en forma de un cilindro actuador lineal, cuyo émbolo (9)
se establece sujeto a una parte sustentadora (10) de todo el
conjunto funcional, yendo la alimentación neumática (6) conectada a
la cámara del cilindro por encima del émbolo (9), mientras que la
parte inferior de dicha cámara del cilindro queda comunicada al
exterior por una salida (11).
La parte de control (3) se constituye a su vez en
forma de un cilindro, con un émbolo (12) libremente deslizante por
el interior, determinando una subcámara superior (13) y una
subcámara inferior (14); mientras que el émbolo (12) incorpora
unido un vástago (15) que sale por la parte inferior, para colgar
de él las cargas (1) de aplicación.
En la subcámara (14) situada por debajo del
émbolo (12) se establece una presión neumática, merced a la cual
el émbolo (12) se mantiene a una cierta altura en la cámara del
interior. Respecto de dicha subcámara (14) se establece además la
conexión (4) de relación con la válvula reguladora (5) incorporada
en el suministro de la alimentación neumática (6) a la parte
actuadora (2).
En tales condiciones, al colgar una carga (1)
respecto del vástago (15), el peso de la carga (1) colgada ejerce
una fuerza hacia abajo que se transmite al émbolo (12), con lo cual
la presión en la subcámara (14) aumenta, dando lugar a una
variación neumática que se transmite por la conexión (4) a la
válvula reguladora (5).
Dicha válvula reguladora (5) acusa la variación
neumática producida en la subcámara (14) por efecto del peso de la
carga (1), estableciendo en función de dicha variación un paso de
la alimentación neumática (6) hacia el cilindro de la parte
actuadora (2), para que la presión en dicho cilindro compense
mediante actuación hacia arriba la fuerza que el peso de la carga
(1) ejerce hacia abajo en el sistema.
De este modo se obtiene un pilotaje de la presión
de trabajo del cilindro de la parte actuadora (2), en función del
peso de la carga (1) de aplicación, para mantener el sistema en
equilibrio.
Para el funcionamiento del sistema, en las
condiciones de autorregulación mencionadas, es necesario que en la
subcámara (14) haya una presión neumática de referencia, de acuerdo
con la cual se establece tarada la válvula reguladora (5).
Para ello, en relación con la mencionada
subcámara (14) se establece un suministro neumático (16), a través
de una válvula (17), disponiéndose dicha válvula (17) de manera que
un elemento actuador de la misma queda hacia el interior en la base
inferior de la subcámara (14); mientras que a través del émbolo
(12) se establece una comunicación por medio de una válvula (18),
con disposición de dicha válvula (18) de forma que un elemento
actuador de la misma queda asomando en la parte superior del émbolo
(12).
Con ello, cuando la presión en la subcámara (14)
disminuye, el émbolo (12) baja, de manera que si éste llega a la
parte baja de la subcámara (14) actúa a la válvula (17), la cual
abre la entrada del suministro neumático (16), suministrándose
presión a la mencionada subcámara (14), con lo cual el émbolo (12)
asciende. Cuando el émbolo (12) llega a la parte alta de la
subcámara (13), se actúa la válvula (18), la cual abre la
comunicación entre las subcámaras (13 y 14), con lo que la presión
en la subcámara (14) disminuye. De esta forma, mediante la apertura
de suministro de presión a subcámara (l4), por medio de la válvula
(17) y la apertura de escape de presión desde dicha subcámara (14)
a la subcámara (13), por medio de la válvula (18), se obtiene una
autorregulación que mantiene en la subcámara (14) la presión
necesaria para el funcionamiento del sistema.
En relación con la subcámara (13) se establece
una conexión (19), a través de la cual se conecta un medio
selectivo de actuación funcional, compuesto por sendas válvulas (20
y 21) actuables por pulsación, una de las cuales (20) establece el
paso de un suministro neumático (22) a la conexión (19); mientras
que la otra válvula (21) establece el paso del suministro neumático
(22) a un eyector (23), el cual por "efecto venturi" crea una
depresión en la conexión (19); en tanto que cuando las dos válvulas
(20 y 21) se encuentran desactivadas, la conexión (19) queda
libremente abierta al exterior.
De ese modo, cuando las válvulas (20 y 21) están
desactivadas, el conjunto del sistema se mantiene en equilibrio por
compensación del peso de la carga (1), colgada, mediante la
regulación del suministro de presión al cilindro de la parte
actuadora (2), merced a la señal de sobrepresión en la subcámara
(14) que ocasiona el émbolo (12) por el efecto del peso de la carga
(1) en cada instante y el acuse de dicha señal por parte de la
válvula reguladora (5) variando correspondientemente el suministro
de la presión al cilindro de la parte actuadora (2).
Si se pulsa el actuador de la válvula (20), ésta
conecta el suministro neumático (22) a la conexión (19), con lo
cual en la subcámara (13) se crea una presión que empuja hacia
abajo al émbolo (12), como si el peso de la carga (1) hubiese
aumentado, de manera que en la subcámara (14) se produce una
variación de presión correspondiente a dicho mayor empuje del
émbolo (12) hacia abajo y en consecuencia la válvula reguladora (5)
determina un mayor suministro de presión al cilindro de la parte
actuadora (2), produciéndose una elevación de todo el conjunto
funcional, con la carga (1), respecto de la parte sustentadora
(10).
Si por el contrario se pulsa el actuador de la
válvula (21), esta conecta el suministro neumático (22) con el
eyector (23), el cual ocasiona una depresión que se transmite por
la conexión (19) a la subcámara (13), con lo que el émbolo (12)
ejerce un empuje menor hacia abajo, como si el peso de la carga (1)
hubiese disminuido, de manera que en la subcámara (14) se produce
una variación de la presión correspondiente a dicho menor empuje
del émbolo (12) hacia abajo y en consecuencia la válvula reguladora
(5) determina un menor suministro de presión al cilindro de la
parte actuadora (2), produciéndose un descenso de todo el conjunto
funcional, con la carga (1), respecto de la parte sustentadora
(10).
Según una realización práctica, el manipulador se
dispone incorporado en una columna (24), respecto de la parte
superior de la cual se establece la sujeción del émbolo (9) de la
parte actuadora (2) del conjunto funcional, mediante un
correspondiente vástago (25), yendo la columna (24) asociada a un
brazo sustentador (26) que permite el movimiento de dicha columna
(24) en un amplio radio de acción, como muestra la figura 2, cuya
representación corresponde a un ejemplo práctico de la aplicación
del manipulador, sin carácter limitativo, ya que el conjunto
funcional, que es lo característico de la invención, puede
incorporarse en cualquier otra disposición, haciendo la misma
función.
El conjunto funcional del manipulador se
constituye por un perfil tubular (27), dentro del cual se determinan
las partes actuadora (2) y de control (3) del conjunto operativo,
incorporándose sobre el extremo de dicho perfil (27) un cabezal
(28), en el cual va dispuesta un asa (29) para efectuar el manejo
del manipulador.
El asa (29) puede ir acoplada de manera fija
sobre el cabezal (28), pero preferentemente se prevé en una
disposición articulada para favorecer el manejo, incorporándose en
ese asa (29) los mandos para el control selectivo del
funcionamiento del manipulador, es decir sendos pulsadores (30 y
31), como se observa en la figura 8, para el accionamiento de las
válvulas (20 y 21) de selección del funcionamiento.
Respecto de la columna (24) va incorporado
fijamente un carro (32), como el representado en la figura 7, que
también va unido fijamente al brazo portante (26), a través del
cuyo carro (32) pasa en disposición deslizante mediante apoyo en
ruedas (33) de dicho carro (32), el perfil (27) que contiene al
conjunto funcional del manipulador, de forma que cuando por un
aumento o una disminución de presión en el cilindro de la parte
actuadora (2), el conjunto funcional se desplaza respecto del
émbolo (9), el perfil (27) desliza por el carro (32), desplazándose
a lo largo de la columna (27), lo que significa la elevación o
descenso respecto del brazo portante (26).
Como se observa en las figuras 9 y 10, dentro del
perfil (27) se determina el conjunto funcional del manipulador,
mediante una tapa superior (34) y una tapa inferior (35), entre las
cuales se incluye en disposición deslizante el émbolo (12) asociado
al vástago (15), quedando entre el émbolo (12) y la tapa superior
(34) la subcámara (13), mientras que entre el émbolo (12) y la tapa
inferior (35) queda la subcámara (14).
Sobre la tapa superior (34) va unida una pieza
(36), a través de la cual se determina un paso (37) de comunicación
con la salida (11) de escape al exterior de la parte inferior del
cilindro de la parte actuadora (2) del esquema de la figura 1.
La tapa inferior (35) hace de medio de unión
entre el perfil (27) y el cabezal (28), pasando a través de ella
el vástago (15) que va unido al émbolo (12), para lo cual dicha
tapa inferior (35) se constituye, como se observa en las figuras
11, 12 y 13, por una pieza axialmente hueca, con sendas partes
extremas (38 y 39) para el acoplamiento respecto del perfil (27) y
respecto del cabezal (28), respectivamente.
A lo largo de su pared esa tapa inferior (35)
determina un conducto (40), en comunicación con una salida lateral
(41), para el acoplamiento de la conexión (4) de relación con la
válvula reguladora (5) según el esquema de la figura 1.
En una posición desplazada angularmente respecto
del anterior conducto (40), en la pared de la mencionada tapa
inferior (35) queda definido otro conducto (42), en cuyo extremo se
define un alojamiento (43) para el montaje de la válvula (17),
comunicando por el otro extremo dicho conducto (42) con una salida
lateral (44) para el acoplamiento del suministro neumático de
presión (16) según el esquema de la figura 1.
En dicha tapa inferior se definen además otros
conductos (45), los cuales se corresponden con conductos (46)
definidos en la pared del perfil (27), para establecer a través de
ellos la conexión (19) y cualquier otra que sea necesaria,
obturándose mediante cierre con tapones los conductos que no sean
necesarios en cada aplicación. Los conductos (40 y 42) pueden
establecerse también relacionados con respectivos conductos (46) de
la pared del perfil (27), para la conexión (4) y la comunicación
del suministro neumático (16), obturándose las aberturas (41 y 44)
con tapones.
Claims (5)
1. Manipulador de pesos ingrávidos, destinado
para el manejo de cargas (1), con adaptación automática de
estabilidad del conjunto funcional en función del peso de las cargas
(1) de aplicación y sus variaciones, comprendiendo un conjunto
operativo de acción neumática y un conjunto de regulación, cuyo
conjunto operativo determina una parte (2) actuadora de la acción a
ejercer respecto de las cargas (1) y una parte (3) de control
respecto de la que se sujetan las cargas (1) de aplicación, mientras
que el conjunto de regulación establece una relación entre ambas
partes (2 y 3) del conjunto operativo, actuando sobre la
alimentación neumática a la parte actuadora (2), para variar dicha
alimentación neumática en función del peso de las cargas (1)
suspendidas de la parte de control, y en donde la parte (3) de
control comprende un émbolo (12), del cual se suspenden las cargas
(1) de aplicación, yendo dicho émbolo (12) incluido de manera
libremente deslizante en una cámara en la que quedan definidas una
subcámara superior (13) y una subcámara inferior (14) separadas por
dicho émbolo (12), estableciéndose la subcámara inferior (14)
comunicada por medio de una conexión (4) con una válvula reguladora
(5) incorporada en el suministro de la alimentación neumática (6) a
la parte actuadora (2), determinando la válvula (5) una regulación
de equilibrio entre la acción de la parte actuadora (2) y la presión
instantánea en la subcámara (14), caracterizado porque el
conjunto operativo se incluye dentro de un perfil (27) que se
dispone incorporado de manera deslizante respecto de una columna
(24) asociada a un brazo portador (26), estableciéndose el émbolo
(9) de la parte actuadora (2) unido por medio de un vástago (25) al
extremo superior de la columna (24), mientras que en el extremo
inferior del perfil (27) se dispone acoplado un cabezal (28),
respecto del cual va incorporada un asa (29) para la manipulación,
en la que se disponen sendos pulsadores (30 y 31) para comandar la
actuación de las válvulas (20 y 21) de selección del
funcionamiento.
2. Manipulador de pesos ingrávidos, en todo de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
la parte de control (3) del conjunto operativo se determina dentro
del perfil (27) mediante una tapa superior (34) y una tapa inferior
(35), entre las cuales se incluye de manera deslizante el émbolo
(12), yendo unida a la tapa superior (34) una pieza (36), a través
de la cual se establece en comunicación de libre escape al exterior
la cámara por debajo del émbolo (9) de la parte actuadora (2).
3. Manipulador de pesos ingrávidos, en todo de
acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones,
caracterizado porque la tapa inferior (35) se constituye en
medio de unión entre el perfil (27) y el cabezal (28), determinando
sendas partes extremas (38 y 39) para el acoplamiento respectivo en
relación con los mismos, mientras que en su pared dicha tapa (35)
define conductos longitudinales (40, 42, 45), a través de los cuales
se establecen las comunicaciones neumáticas del conjunto funcional,
para las conexiones o salidas al exterior, en relación con salidas
laterales (41, 44, 46) y con conductos (47) definidos en la pared
del perfil (27).
4. Manipulador de pesos ingrávidos, en todo de
acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque
la parte de control (3) determina una subcámara (13) que se
establece en comunicación, mediante una conexión (19), con un medio
selectivo de la actuación funcional, el cual comprende sendas
válvulas (20 y 21) actuables por operario, una de las cuales (20)
permite establecer comunicación de un suministro neumático (22) para
aumentar la presión en la subcámara (13), mientras que la otra
válvula (21) permite establecer comunicación del suministro
neumático (22) con un eyector (23) para disminuir la presión en la
subcámara (13), quedando la conexión (19) libremente abierta al
exterior cuando ninguna de las válvulas (20 y 21) está actuada.
5. Manipulador de pesos ingrávidos, en todo de
acuerdo con la primera y cuarta reivindicaciones,
caracterizado porque la parte de control (13) determina una
subcámara (14) en la que se dispone una válvula (17) susceptible de
ser actuada por un émbolo (12) cuando éste llega hasta esa parte
inferior, estableciéndose a través de dicha válvula (17) un
suministro neumático (16) para introducir presión a la mencionada
subcámara (14); mientras que en el émbolo (12) se dispone una
válvula (18) susceptible de ser actuada cuando el émbolo (12) llega
a la parte superior de la subcámara (13), estableciéndose a través
de dicha válvula (18) un paso de comunicación entre las subcámaras
(13 y 14), para determinar un escape de reducción de la presión en
la subcámara (14).
Priority Applications (2)
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| ES200201037A ES2235563B1 (es) | 2002-05-07 | 2002-05-07 | Manipulador de pesos ingravidos. |
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Applications Claiming Priority (1)
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