ES2235586B1 - Unidad de vibracion. - Google Patents
Unidad de vibracion.Info
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Abstract
Unidad de vibración (300) para sacudir el tronco de un árbol retenido entre dos mordazas, para una recolección eficiente de las frutas de los árboles y para prevenir el daño a las raíces de los árboles y al tronco de los árboles. La unidad de vibración comprende dos rotores que giran en sentido contrario (R) pesados por pesos desplazables (18, 19) y accionados, preferentemente, por al menos un motor hidráulico (M). Una transmisión (T) acoplada al motor y a los rotores, hace girar los rotores en sentido contrario.
Description
Unidad de vibración.
La presente invención se refiere a un equipo de
recolección con sacudida del árbol, y en particular, a la unidad de
generación de vibración que acciona un equipo de este tipo.
Tradicionalmente, la recogida de fruta y nueces
de los árboles fue realizada siempre de forma manual y fue
inherentemente intensiva de mano de obra. Con el aumento de los
salarios y el incremento de la competencia en el mercado de
suministro de alimentos, se realizaron esfuerzos por mecanizar la
recolección de árboles y proporcionar métodos que fueran más
eficientes. Debido a esta cuestión, se crearon las máquinas de
sacudida de árboles. Estos dispositivos de sacudida de árboles
están equipados con una pareja de dos mordazas opuestas, que se
acoplan firmemente a un árbol sobre dos lados diametrales del
tronco. El dispositivo de sacudida de árboles comprende también una
unidad de generación de vibración que está conectada a las mordazas
de la máquina de sacudida del árbol. Una vez que las mordazas están
acopladas, el árbol es sacudido para retirar la fruta, con la
intención de que las fuerzas inerciales que se desarrollarán sobre
la fruta excedan la fuerza de adhesión entre la fruta y el
tallo.
Una unidad de generación de vibración es
accionada típicamente por un mecanismo de oscilación doble, que
funciona substancialmente de forma independiente uno del otro. Un
ejemplo se proporciona en la Patente de los Estados Unidos Nº
3.338.040 que sacude el árbol en un número de diferentes
direcciones aleatorias. Tal acción es poco deseable, debido a que
algunas de estas direcciones pueden provocar daño en el árbol. Por
ejemplo, aquellas direcciones en las que las mordazas vibran
tangencialmente respecto al tronco provocan cizallamiento
transversal que puede separar la corteza del árbol y erosionar el
tallo. Adicionalmente, dos unidades de generación de vibración de
forma aleatoria actúan a veces opuestas entre sí y provocan
disipación de energía; o se refuerzan excesivamente entre sí y de
este modo ejercen fuerzas compresivas exageradas sobre el
árbol.
Los esfuerzos por coordinar la acción de las dos
unidades de generación de vibración, tales como la modificación del
momento de inercia de los rotores giratorios dio lugar a las
Patentes de los Estados Unidos Nº 3.548.578 y 4.903.471. Pero
incluso estos dispositivos mejorados torsionan los árboles a través
de un intervalo de direcciones a la vez, con el riesgo de provocar
daño en el sistema de la raíz. Se llevaron a cabo también
experimentos con la variación de la frecuencia de sacudida para
alcanzar la frecuencia de resonancia natural del árbol. Se pensó
que si fuera posible alcanzar la máxima amplitud de desplazamiento,
entonces se obtendrían las condiciones de recolección de árboles
más eficientes. Un dispositivo de sacudida de brazo, que tiene una
disposición de regulación variable, que puede ajustarse hasta que
se observa el máximo desplazamiento, se describe en la Patente de
los Estados Unidos Nº 3.650.099. No obstante, con un dispositivo de
ajuste de regulación manual, el dispositivo de sacudida estaba
escasamente adaptado para la recolección comercial.
En un documento de la Sociedad Americana de
Técnicos Agrícolas, por J. D. Whitney, G. H. Smergae y W. A. Block,
Nº 0001-2351/90/3304-1066, publicado
en Abril de 1990, se hace mención a un sistema de sacudida con un
vibrador lineal de tres ejes. Como se muestra en la figura 1, los
elementos del sistema comprenden una unidad de vibración A, una
mordaza de árbol C que se acopla a un tronco B y parte de la
máquina de sacudida D. La unidad de vibración A consta de tres
ruedas dentadas verticales idénticas montadas lado a lado sobre una
viga de bastidor horizontal F dentro de una carcasa H. Una rueda
dentada MS, la del medio por ejemplo, es accionada por un motor M,
no mostrado en la figura 1 para una mayor claridad, y las otras dos
ruedas dentadas, sobre los lados de la rueda dentada accionada MS,
son ruedas accionadas S. Una cadena CH acopla las tres ruedas
dentadas, con el lado flojo SS de la cadena CH extendiéndose
substancialmente en paralelo y por debajo de la viga del bastidor F.
El lado flojo SS es tensado por un ID loco. Las dos ruedas dentadas
accionadas S son acopladas por la cadena CH para girar en el mismo
sentido, mientras que la rueda dentada de accionamiento intermedia
MS gira en sentido contrario. Esto se consigue extendiendo la
cadena sobre ambas ruedas dentadas laterales S, pero por debajo de
la rueda dentada accionada MS.
Para generar vibraciones, las ruedas dentadas
llevan pesos excéntricos. Un peso individual G está montado
excéntricamente sobre cada una de las ruedas dentadas S, mientras
que un peso doble 2G está montado con la misma excentricidad sobre
la rueda dentada accionada MS. Con referencia a la figura 1, los
pesos individuales G y el peso doble 2G están todos alineados hacia
el este, de acuerdo con las direcciones de rosa de los vientos. Un
vector de fuerza igual a la suma de fuerzas aplicadas por los dos
pesos individuales G y por el peso doble 2G es aplicado de esta
manera hacia el este.
Suponiendo que la rueda dentada accionada MS gira
en el sentido contrario a las agujas del reloj, entonces ambas
ruedas dentadas S girarán en el sentido de las agujas del reloj. La
figura 2 representa ahora la unidad de vibración A después de un
cuarto de giro de las ruedas dentadas, de acuerdo con la dirección
de rotación supuesta. Los pesos individuales G sobre las ruedas
dentadas S apuntan ahora hacia el norte, mientras que el peso doble
2G apunta hacia el sur. El vector de fuerza de la suma de fuerzas
aplicadas de todos los pesos, a saber, dos fuerzas individuales G
que apuntan hacia el norte y un peso doble 2G dirigido hacia el
sur, ahora equivale a cero, y de este modo, se cancelan las fuerzas
ascendentes y descendentes.
Otro cuarto de giro de las ruedas dentadas se
ilustra en la figura 3. En este instante, todos los pesos están
alineados hacia el oeste. El vector de fuerza resultante es, por lo
tanto, el mismo que al principio, como se muestra en la figura 1,
pero en el sentido opuesto. Un cuarto más de giro, no ilustrado en
un dibujo, daría lugar a una rotación de 180 grados de todas las
ruedas dentadas con respecto a la figura 2, por lo que el vector de
fuerza sumaría de nuevo cero. Por lo tanto, se ha mostrado que la
unidad de vibración A es un dispositivo de sacudida lineal:
teóricamente, las fuerzas aparecen solamente en la dirección
horizontal, en la dirección este a oeste, mientras que no se
generan fuerzas en la dirección vertical,
norte-sur.
No obstante, en la práctica, los resultados son
bastante diferentes. En primer lugar, la unidad de vibración A está
limitada a velocidades de rotación bastante lentas, debido al
accionamiento de la cadena, lo que la hace inadecuada para la
recolección de fruta más pequeña. En segundo lugar, la unidad de
vibración A desarrolla desgaste y cizallamiento severos, dando
lugar a gastos de mantenimiento costosos. En tercer lugar, la
unidad de vibración A se acopla a los troncos de los árboles con su
eje longitudinal en la dirección de sacudida, haciéndolo, por lo
tanto, muy incómodo de accionar.
Aunque ya están disponibles dispositivos de
sacudida de árboles, sus unidades de generación de vibración sufren
todavía de varios inconvenientes, tales como derrape, pérdida de
sincronización de rotación, que provoca la desviación desde una
dirección de sacudida individual, así como daño a los troncos de
los árboles y eficiencia de recolección generalmente
baja.
baja.
Por las razones mencionadas anteriormente, existe
obviamente la necesidad de unidades de generación de vibración
mejores que mantengan su sincronización, sean baratas de mantener y
de accionar, y sean fáciles de utilizar. Además, existe
definitivamente una necesidad de un equipo que se caracterice por
recolección de alta eficiencia y económico de fabricar.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración para la
recolección de alta eficiencia en árboles.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración que es simple
de utilizar y de accionar.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración que no dañe
los árboles durante la sacudida.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración unitaria
mejorada, pero simple que se caracteriza por bajos costes de
producción, de funcionamiento y de mantenimiento.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración que es fiable
y de larga duración.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración lineal para un
dispositivo de sacudida del tronco de árboles, comprendiendo el
dispositivo de sacudida una pareja de mordazas para el bloqueo
sobre el tronco sobre sus lados opuestos y comprendiendo el
mecanismo de generación de vibración lineal:
al menos un motor para proporcionar movimiento de
rotación a una velocidad angular predeterminada,
una transmisión acoplada al menos a un motor, la
transmisión para proporcionar un movimiento de rotación
contraria,
una pareja de rotores excéntricos idénticos
acoplados al movimiento de rotación en sentido contrario previsto,
girando la pareja de rotores excéntricos en planos paralelos y a la
misma velocidad angular, y
un cerramiento para contener el mecanismo de
generación de vibración lineal, estando asociado el cerramiento con
una mordaza de la pareja de mordazas. El cerramiento es
posiblemente una parte integral de una mordaza de la pareja de
mordazas.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de vibración lineal, donde la pareja de
rotores excéntricos comprende adicionalmente:
al menos un peso, y
un brazo que tiene que soportar de forma
soltable, pero fija al menos un peso en posición ajustable encima,
y el brazo está adaptado para el soporte de al menos un
peso(s) diferente(s) y permite el ajuste de al menos
uno(s) peso(s) para alcanzar la excentricidad
idéntica diferente de la pareja de rotores excéntricos.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un modo para definir la dirección de la vibración
lineal por la alineación de al menos un peso de cada uno de la
pareja de rotores excéntricos en la dirección deseada de
vibración.
Todavía otro objeto de la presente invención es
permitir una elección del motor a partir de motores hidráulicos,
motores eléctricos, motores de combustión interna y motores
neumáticos, o la selección de un motor construido como un motor
hidráulico del tipo de engranaje sobre engranaje, o bien con
engranajes de dientes rectos o con engranajes helicoidales. Es
posible también tener al menos un motor que sirve también como la
transmisión para proporcionar movimiento de rotación en sentido
contrario. Evidentemente, la velocidad angular redeterminada del
motor es controlable.
Además, otro objeto de la presente invención es
proporcionar una mecanismo de vibración lineal, donde al menos un
motor hidráulico comprende una modificación de una bomba de aceite
de engranaje sobre engranaje convencional en un motor hidráulico,
donde
la bomba de aceite de engranaje sobre engranaje
convencional comprende:
una carcasa que tiene un primer lado en paralelo
y opuesto a un segundo lado, comprendiendo la carcasa también un
tercer lado opuesto a un cuarto lado, estando el primer lado
perpendicular al tercer lado, estando cerrada de forma sellada la
carcasa y definiendo la carcasa un interior y un exterior,
un primer engranaje de accionamiento,
un engranaje accionado del mismo tamaño que el
primer engranaje de accionamiento, engranándose el primer engranaje
de accionamiento y el engranaje accionado lado a lado en rotación
contraria dentro de la carcasa,
un primer eje de accionamiento coextensivo y
coaxial con el primer engranaje de accionamiento, proyectándose el
primer eje de accionamiento fuera del primer lado de la carcasa en
acoplamiento sellado con él,
un orificio de entrada de aceite situado en medio
del tercer lado, y
un orificio de salida de aceite situado en medio
del cuarto lado, y
el otro motor hidráulico, presente
como mínimo,
comprende:
la bomba de aceite convencional engranaje sobre
engranaje,
un segundo engranaje de accionamiento,
un segundo eje de accionamiento, siendo el
segundo eje de accionamiento y el segundo eje accionado del mismo
tamaño que el primer engranaje de accionamiento y el primer eje de
accionamiento, engranándose el segundo engranaje de accionamiento
con el primer engranaje accionado en sustitución del primer
engranaje accionado, y proyectándose el segundo eje de accionamiento
fuera del segundo lado de la carcasa en acoplamiento sellado con
él, estando paralelos entre sí el primer eje de accionamiento y
segundo eje de accionamiento,
por lo que el suministro de aceite bajo presión
al orificio de entrada de aceite hace girar en sentido contrario el
primer engranaje de accionamiento en engrane con el segundo
engranaje de accionamiento para hacer girar en sentido contrario el
primer eje de accionamiento y el segundo eje de accionamiento y
crear de esta manera un motor hidráulico que sirve también como
transmisión para proporcionar movimiento de rotación en sentido
contrario. Los engranajes del primer engranaje de accionamiento y
del segundo engranaje de accionamiento están seleccionados del
grupo que consta de engranajes de dientes rectos y de engranajes
helicoidales.
Adicionalmente, otro objeto de la presente
invención es proporcionar una mecanismo de generación de vibración,
donde al menos un motor comprende adicionalmente:
un eje de salida, y
la transmisión comprende
adicionalmente:
una carcasa que comprende un primer lado y un
segundo lado, estando el segundo lado opuesto y en paralelo con el
primer lado, definiendo la carcasa un interior y un exterior,
soportando el primer lado exterior al menos un motor con su eje de
salida que entra dentro de la carcasa a través del primer lado y que
se proyecta fuera del segundo lado,
un primer engranaje acoplado al eje de salida
dentro de la carcasa,
un segundo engranaje del mismo tamaño que el
primer engranaje, engranando el segundo engranaje y el primer
engranaje lado a lado en rotación opuesta dentro de la carcasa,
y
un eje accionado coextensivo y coaxial con el
segundo engranaje, saliendo el eje accionado desde la carcasa y
proyectándose fuera del primer lado de la carcasa, y estando el eje
de salida paralelo al eje accionado,
alojando adicionalmente la carcasa cojinetes para
soportar el eje de salida, el primer engranaje, el segundo
engranaje y el eje accionado,
por lo que la rotación de al menos un motor hace
girar en sentido contrario el eje de salida con respecto al eje
accionado. La carcasa puede seleccionarse del grupo que consta de
una carcasa abierta, una carcasa cerrada y una carcasa sellada.
Adicionalmente, otro objeto de la presente
invención es proporcionar una mecanismo de generación de vibración,
donde al menos un motor comprende adicionalmente:
un primer motor que tiene un primer eje de salida
y un segundo motor que tiene un segundo eje de salida, girando el
primer motor en sentido opuesto al sentido de rotación del segundo
motor, y
comprendiendo adicionalmente la
carcasa:
el primer lado exterior que soporta el primer
motor y el segundo lado exterior que soporta el segundo motor,
el primer eje de salida y el segundo eje de
salida que penetran desde el lado de su respectivo motor hasta el
interior de la carcasa y que se proyectan hasta el lado exterior
opuesto, estando paralelos el primer eje de salida y el segundo eje
de salida, y
estando acoplados el primer engranaje y el
segundo engranaje, respectivamente, al primer eje de salida y al
segundo eje de salida. En este caso, el primer engranaje y el
segundo engranaje sincronizan la rotación del primer motor y del
segundo
motor.
motor.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar al menos un motor que comprende adicionalmente:
un eje de salida, y
la transmisión
comprende:
una carcasa de sección transversal rectangular
que tiene un primer lado, un segundo lado, un tercer lado y un
cuarto lado, estando opuestos y paralelos el primer lado y el
segundo lado, respectivamente, con el segundo lado y el cuarto
lado, definiendo los lados de la carcasa un interior de la carcasa y
un exterior de la carcasa, soportando el primer lado exterior al
menos un motor con su eje de salida que penetra dentro de la
carcasa,
un piñón de accionamiento acoplado al eje de
salida dentro de la carcasa, siendo el piñón de accionamiento un
engranaje cónico montado de forma giratoria,
una pareja de engranajes cónicos paralelos
coaxiales que engranan en perpendicular con el piñón de
accionamiento, estando situado de forma giratoria cada uno de la
pareja de engranajes cónicos dentro de la carcasa, respectivamente
sobre el tercer lado y el cuarto lado,
una pareja de ejes accionados coaxiales que se
proyectan fuera de la carcasa, estando acoplado cada uno de la
pareja de ejes accionados con cada uno de la pareja de engranajes
cónicos paralelos, residiendo el eje de salida y la pareja de ejes
accionados en el mismo plano,
por lo que la rotación del eje de salida acciona
los engranajes cónicos paralelos en rotación en sentido contrario,
haciendo girar en sentido contrario la pareja de ejes accionados.
La carcasa es seleccionada del grupo que consta de una carcasa
abierta, una carcasa cerrada y una carcasa sellada.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un mecanismo de generación de vibración, donde al
menos un motor comprende adicionalmente:
un primer motor que tiene un primer eje de salida
y un segundo motor que tiene un segundo eje de salida, girando el
primer motor en sentido opuesto al sentido de rotación del segundo
motor,
comprendiendo la carcasa
adicionalmente:
el primer lado exterior que soporta el primer
motor y el segundo lado exterior que soporta el segundo motor,
el primer eje de salida y el segundo eje de
salida que penetran desde el lado de su respectivo motor hasta el
interior de la carcasa,
un primer piñón de accionamiento y un segundo
piñón de accionamiento situados dentro de la carcasa y acoplados,
respectivamente, al primer eje de salida y al segundo eje de
salida, siendo el primer piñón de accionamiento y el segundo piñón
de accionamiento un engranaje cónico montado de forma giratoria,
una pareja de engranajes cónicos paralelos
coaxiales que engranan en perpendicular con el primer piñón de
accionamiento y el segundo piñón de accionamiento, estando situados
de forma giratoria cada uno de la pareja de engranajes cónicos
dentro de la carcasa, respectivamente, sobre el tercer lado y sobre
el cuarto lado,
una pareja de ejes accionados coaxiales que se
proyectan fuera de la carcasa, estando acoplado cada uno de la
pareja de ejes accionados con cada uno de la pareja de engranajes
cónicos paralelos, residiendo el primer eje de salida y el segundo
eje de salida y la pareja de ejes accionados en el mismo plano,
por lo que la rotación del eje de salida acciona
los engranajes cónicos paralelos en rotación en sentido contrario,
por lo que hacen girar en sentido contrario la pareja de ejes
accionados. En este caso también, el primer piñón de accionamiento
y el segundo piñón de accionamiento y la pareja de engranajes
cónicos paralelos coaxiales sincronizan la rotación del primer motor
y del segundo motor.
Con el fin de entender mejor y apreciar de una
manera más completa la invención y de ver cómo la misma puede
llevarse a cabo en la práctica, se describirán ahora algunas formas
de realización preferidas, a modo de ejemplo no limitativo
solamente, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
La figura 1 es una vista esquemática de un
sistema de sacudida del arte previo con un vibrador lineal de tres
ejes.
La figura 2 es un detalle de la figura 1 después
de un cuarto de vuelta de rotación de una rueda dentada.
La figura 3 muestra el detalle de la figura 2
después de otra rotación parcial de la rueda dentada.
La figura 4 es un diagrama de bloques que
representa los elementos de la presente invención.
La figura 5 muestra una vista esquemática de la
primera forma de realización de una mecanismo de generación de
vibración; en relación con los elementos detallados en la figura
4.
La figura 6 representa una segunda forma de
realización esquemática del mecanismo de generación de vibración
también de acuerdo con los elementos de la figura 4; y
La figura 7 ilustra una tercera forma de
realización esquemática de la presente invención, basada de igual
modo en la figura 4.
Los esfuerzos previos de los técnicos de la
presente invención han dado lugar a una invención anterior descrita
en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.473.875, que se incorpora
aquí por referencia. Allí se ha presentado un aparato de sacudida
de árboles con una pareja de dos unidades separadas de generación
de vibración, cada mecanismo con un rotor excéntrico y con sensores
para detectar la posición angular instantánea del rotor excéntrico.
Adicionalmente, el dispositivo de sacudida de árboles comprendía
medios de control para hacer girar ambos rotores excéntricos a una
velocidad de giro uniforme en sentido opuesto, que proporcionaba
una frecuencia de sacudida predeterminada. Otros medios de control
coordinaban la rotación de ambos rotores excéntricos, en respuesta
a los datos proporcionados por los medios de detección de la
posición para mantener la rotación en fase y de esta manera sacudir
el árbol a lo largo de un eje individual.
La intención era proporcionar un dispositivo de
sacudida de árboles que seleccionará automáticamente los parámetros
óptimos de funcionamiento para llevar al máximo la eficiencia de
recolección. Esta eficiencia máxima se ha conseguido haciendo
coincidir de una manera automática la frecuencia del dispositivo de
sacudida de árboles con la resonancia natural del árbol, eligiendo
la mejor dirección de sacudida y haciendo sacudir el árbol a lo
largo de un eje individual. No obstante, los ensayos de campo
probaron que la aplicación del procedimiento de coincidencia
automática de parámetros para un árbol detrás de otro es demasiado
pesada y requiere mucho tiempo. La prueba de ensayo indicó
adicionalmente que los árboles de un mismo surco muestran todos
aproximadamente la misma respuesta característica inherente a la
sacudida. Se concluyó, por lo tanto, que sería práctico
proporcionar un dispositivo de sacudida con una mecanismo de
generación de vibración lineal individual que consta de una pareja
robusta, simple y fiable de rotores excéntricos de rotación opuesta
que giran exactamente a la misma velocidad de rotación. Por
consiguiente, se proporcionarán a continuación los detalles de la
presente invención.
La figura 4 presenta los elementos principales de
una mecanismo de generación de vibración lineal para un dispositivo
de sacudida del tronco de un árbol. En general, el mecanismo de
generación de vibración está compuesto por un motor M, para la
provisión del movimiento de rotación, una transmisión T para
producir rotación opuesta y una pareja de rotores excéntricos R para
generar las vibraciones. El motor M deriva energía a partir de una
fuente de potencia PS y la salida de los rotores excéntricos R está
acoplada a una pareja de mordazas C que sujetan el tronco del árbol
e imparten a éste las vibraciones. La figura 4 ilustra, por lo
tanto, un mecanismo autónomo de generación de vibración con rotores
excéntricos que giran en sentido contrario para la sacudida de los
troncos de los árboles sujetados en las mordazas. El mecanismo de
generación de vibración comprende el motor M, la transmisión T y la
pareja de rotores excéntricos R designados por el número I en la
figura 4.
Ambas mordazas C transmiten las vibraciones desde
el mecanismo de generación de vibración al tronco del árbol. Estas
mordazas C son accionadas como un sistema de potencia que está
separado del mecanismo de generación de vibración y no se
describirán, puesto que no forman parte de la presente invención.
La siguiente descripción se limitará al mecanismo de generación de
vibración I de la figura 4.
Una primera forma de realización 100 del
mecanismo de generación de vibración se muestra en la figura 5. La
pareja de rotores excéntricos está designada como R, pero el motor
está indicado por MT, por lo tanto el motor y la transmisión,
puesto que sirve para el propósito doble de proporcionar rotación y
también para emitir rotación en sentido contrario. La ejecución del
motor y la transmisión MT se explicarán a continuación.
Para formar un elemento de motor y transmisión
MT, lo más fácil es convertir una bomba hidráulica y hacerla girar
en un motor hidráulico. Las bombas hidráulicas son componentes bien
conocidos que no se describirán en detalle. Se hace referencia a
Fluida Poder Referente Issue of Machine Design, volumen 47, número
22, del 11 de Septiembre de 1975, publicada por Penton Publishing
Co., de Cleveland, Ohio, USA, que se incorpora aquí por referencia.
Las bombas hidráulicas son tratadas en la Sección 1 que comienza en
la página 7 y termina en la página 22 inclusive. Las mejor
adaptadas para la tarea son las bombas del tipo de engranaje sobre
engranaje que constan de dos engranajes idénticos en engrane entre
sí dentro de una carcasa sellada. Debería indicarse que los motores
de engranaje helicoidal son también adecuados para la tarea. El
primer engranaje de la bomba hidráulica, denominado engranaje de
transmisión o engranaje de accionamiento, es accionado por un eje
de transmisión que es una extensión del engranaje de accionamiento.
El segundo engranaje, denominado el engranaje accionado, es girado
por el engranaje de transmisión. Tanto el engranaje de transmisión
como el engranaje accionado están encerrados en una carcasa que
tiene una entrada de aceite y una salida de aceite. Cuando el eje de
transmisión es girado por un motor externo, el aceite suministrado
a la entrada de aceite entra en la bomba hidráulica y es barrido
alrededor de la periferia de los engranajes de engrane hacia la
salida de aceite, por donde sale bajo presión. La pareja de
engranajes de la bomba, que llevan la carga de potencia completa de
la bomba, está soportada por cojinetes adecuados. La carcasa de la
bomba y el eje de accionamiento están sellados para resistir altas
presiones. Las bombas hidráulicas son fabricadas o bien con
engranajes de dientes rectos o engranajes helicoidales, pero la
configuración de engranaje de dientes rectos que es preferida, es
la más común.
Se explicará a continuación cómo una bomba
hidráulica, que utiliza la entrada de rotación de un motor para
generar presión hidráulica, puede convenirse en un motor hidráulico
que genera movimiento de rotación, cuando está provisto con presión
hidráulica. Comenzando con la bomba hidráulica, el engranaje de
dientes rectos accionado está sustituido por un engranaje de
transmisión de dientes rectos del mismo tamaño. Puesto que ambos
engranajes son del mismo tamaño, la carcasa es adecuada. No
obstante, el engranaje de transmisión tiene un eje de transmisión
que es una extensión del mismo y, por lo tanto, la carcasa debe
modificarse para comprender el soporte del cojinete adecuado y
juntas de obturación adecuados. Para una mejor claridad, los
cojinetes y las juntas de obturación, todos bien conocidos en la
técnica, no se muestran en los dibujos.
El resultado obtenido comprende una carcasa con
un orificio de entrada y un orificio de salida y una pareja de
engranajes de transmisión dentro de la carcasa, que se extienden
ambos en ejes de transmisión que se proyectan hasta el exterior de
la carcasa. Ahora, cuando la presión hidráulica es suministrada a la
entrada de aceite, el fluido hidráulico fluye a través de la
periferia de los engranajes de dientes rectos hasta la salida de
aceite, haciendo girar ambos engranajes al mismo tiempo, y haciendo
girar de esta manera también ambos ejes. A media que ambos
engranajes están en engrane, giran en sentido contrario y sus
correspondientes ejes los siguen.
La bomba hidráulica ha sido modificada, por lo
tanto, en un motor hidráulico con una capacidad inherente de
rotación en sentido contrario. Evidentemente puede transformarse,
de la misma manera, un motor hidráulico
engrane-sobre-engrane, para
proporcionar los mismos resultados La figura 5 es una
interpretación esquemática de la primera forma de realización 100,
con una vista en corte en sección transversal a través de la
carcasa 10. La entrada de aceite y la salida de aceite están
eliminadas para una mejor claridad. Dos engranajes cilíndricos 12 y
13 se extienden, respectivamente, dentro de los ejes de transmisión
14 y 15 formando ejes rotores. En el mismo modo simétrico, dos
brazos 16 y 17 están acoplados fijamente, respectivamente, a los
ejes de transmisión o rotores 14 y 15, por medios bien conocidos en
la técnica. Los brazos 16 y 17 están fabricados para soportar
fijamente, pero de una manera soltable y ajustable, dos pesos,
respectivamente, 18 y 19, de nuevo por medios bien conocidos en la
técnica. Puesto que la conexión entre los pesos 18 y 19 es
ajustable, los pesos 18 y 19, puede colocarse de nuevo a lo largo de
la longitud de los brazos 16 y 17. Estos pesos 18 y 19 pueden estar
sustituidos también por otros pesos, o bien más pesados o más
ligeros.
Los parámetros que controlan la salida del
mecanismo de generación de vibración pueden variarse de diferentes
modos. En primer lugar, controlando el flujo volumétrico de aceite
suministrado al motor MT, que alterará de forma proporcional la
velocidad de giro suministrada. Por lo tanto, cuando más alta es la
velocidad de flujo, mayor es la frecuencia de las vibraciones. En
segundo lugar, la distancia entre cada peso 18 y 19, y su eje de
transmisión o rotor respectivo 14 y 15, y en tercer lugar, la masa
de cada uno de los pesos 18 y 19, cuya masa puede aumentarse o
reducirse.
Una segunda forma de realización 200 del
mecanismo de generación de vibración se describirá con la ayuda de
la figura 6. Están presentes los tres elementos, a saber, un motor
M, una transmisión T para la generación del movimiento de rotación
en sentido contrario, y una pareja de rotores excéntricos R, pero
como tres entidades separadas. Un motor M de cualquier tipo, pero
preferentemente un motor hidráulico, está montado fuera de la
carcasa 20 y está acoplado a la transmisión T. Una pareja de
engranajes de engrane 22 y 23, o bien engranajes helicoidales o
preferentemente engranajes de dientes rectos, se extienden cada
uno, respectivamente, en ejes rotores 24 y 25. Estos engranajes 22
y 23 están soportados por cojinetes y juntas de obturación (no se
muestran en la figura 5) sobre la carcasa 20. Debería indicarse que
el eje rotor 25 está mostrado como un eje de salida del motor M.
Otra opción debería ser acoplar el eje de salida del motor M al eje
24. Los dos ejes rotores 24 y 25 son acoplados a los dos rotores
excéntricos R de la misma manera que se ha descrito anteriormente
para la forma de realización 100. Todavía otra opción sería
proporcionar dos motores M, uno para cada eje rotor 24 y 25,
respectivamente. La tarea de los engranajes de engrane 22 y 23 es
ahora solamente la de sincronizar ambos motores M y no ya de llevar
cargas.
Al contrario de la primera forma de realización
100, el motor M de la segunda forma de realización 200 está situado
fuera de la carcasa 20, por lo que es más fácil realizar el
mantenimiento del motor y sustituir el motor M. Además, el
mecanismo de transmisión T puede sellarse dentro de la carcasa 20,
mientras que un solo motor o una pareja de motores M permanecen
fuera de la carcasa 20, para una mejor refrigeración y facilidad de
mantenimiento.
Una tercera forma de realización 300 del
mecanismo de generación de vibración lineal está mostrada en la
figura 7. Aquí de nuevo, los tres elementos, motor M, transmisión T
y rotores excéntricos R son elementos separados, en oposición a la
primera forma de realización 100.
Un motor M, preferentemente un motor hidráulico,
aunque son adecuados otros motores, está montado sobre una carcasa
30. El eje de salida 31 del motor está acoplado a un piñón de
accionamiento de engranaje cónico 32 y está soportado por cojinetes
(no mostrados en la figura 7) sobre la carcasa 30. Una pareja de
engranajes cónicos paralelos coaxiales 34 y 35 engranan en planos
paralelos perpendiculares con el plano del piñón de accionamiento
32. Cada uno de los engranajes cónicos 34 y 35 engranan sobre lados
diametralmente opuestos del piñón de accionamiento 32. Los
engranajes cónicos 34 y 35 se extienden adicionalmente,
respectivamente, en ejes accionados o rotores alineados 36 y 37.
Cada uno de los ejes rotores 36 y 37 están soportados por cojinetes
(no mostrados en la figura 7) montados sobre la carcasa 30. El eje
de salida 31 está perpendicular a los ejes accionados rotores 36 y
37, pero todos, los tres ejes 31, 36 y 37 residen en el mismo plano
horizontal.
El funcionamiento del motor M hace girar el eje
de salida 31 que acciona el piñón de accionamiento 32. A su vez, el
accionamiento del piñón 32 hace girar ambos engranajes cónicos
paralelos, coaxiales 34 y 35, pero estos engranajes cónicos
paralelos giran en sentido contrario a medida que son accionados
ambos por el mismo piñón de accionamiento 32. Como resultado, los
ejes accionados o rotores 36 y 37 giran en sentido contrario. De
una manera similar a la forma de realización 200, la pareja de
rotores excéntricos R está acoplada a los ejes accionados o rotores
36 y 37. También aquí, un segundo motor M puede montarse sobre la
carcasa 30, opuesto al primer motor M, requiriendo tal opción la
adición de un segundo piñón de accionamiento 32, en oposición y en
paralelo con el primer piñón de accionamiento 32. Los dos piñones
de accionamiento 32 y los dos engranajes cónicos 34 y 35 formarían
un rectángulo. Todavía otra opción permite que los engranajes
sincronicen solamente la rotación de los dos motores M sin llevar
cargas, mediante acoplamiento de cada motor M con uno de la pareja
de engranajes cónicos paralelos 34 y 35 en lugar de los engranajes
de piñón 32. Evidentemente, los engranajes de un solo piñón 32
serían suficientes para la sincronización.
Aunque se han mostrado y descrito de forma
detallada las formas de realización preferidas de la invención,
debería ser evidente que son posibles muchas modificaciones y
variaciones de las mismas, todas las cuales entran dentro del
espíritu y alcance correctos de la invención. Por ejemplo, puede
utilizarse más de un motor para proporcionar redundancia o mayor
potencia de salida. Además, son posibles otras configuraciones para
los brazos de los rotores excéntricos, estando tales en forma de un
disco, de un sector o de otra configuración.
Se apreciará por los técnicos en la materia que
la presente invención no está limitada a lo que se ha mostrado y
descrito de forma particular anteriormente. Además, el alcance de
la presente invención está definido solamente por las
reivindicaciones que
siguen.
siguen.
Claims (14)
1. Un mecanismo de generación de vibración lineal
para un dispositivo de sacudida del tronco de un árbol, que
comprende una pareja de mordazas para el bloqueo en el tronco sobre
sus lados opuestos, comprendiendo el mecanismo:
al menos un motor para proporcionar movimiento de
rotación a una velocidad angular controlable predeterminada, y
estando caracterizado el
mecanismo
por:
una pareja de rotores excéntricos idénticos
acoplados al menos a un motor, girando la pareja de rotores
excéntricos en planos paralelos y a la misma velocidad angular,
comprendiendo cada rotor un eje de rotor,
un cerramiento que contiene el mecanismo, siendo
el cerramiento una parte integral de una mordaza de la pareja de
mordazas, y
al menos un motor que es un motor hidráulico del
tipo de engranaje sobre engranaje, estando acoplado cada engranaje
a uno de la pareja de rotores excéntricos idénticos por el eje del
rotor, donde al menos un motor hidráulico sirve para la provisión y
para la transmisión de movimiento de rotación y de rotación en
sentido contrario.
2. El mecanismo según la reivindicación 1, donde
cada uno de la pareja de rotores excéntricos comprende
adicionalmente:
al menos un peso, y
un brazo para soportar de forma soltable, fija al
menos un peso en posición ajustable.
3. El brazo según la reivindicación 2, que
comprende adicionalmente
alojamiento para soportar al menos uno de
diferentes pesos.
4. El brazo según la reivindicación 2 ó 3, que
comprende adicionalmente
alojamiento para el ajuste de la posición de al
menos un peso para conseguir diferente excentricidad idéntica de la
pareja de rotores excéntricos.
5. El mecanismo según todas las reivindicaciones
precedentes, donde
la dirección de la vibración lineal está definida
por la alineación de al menos un peso de cada uno de la pareja de
rotores excéntricos en la dirección de vibración deseada.
6. El mecanismo según la reivindicación 1,
donde
al menos un motor está seleccionado del grupo que
consta de motores hidráulicos, motores eléctricos, motores de
combustión interna, y motores neumáticos.
7. Al menos un motor hidráulico de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende:
una bomba de aceite del tipo de engranaje sobre
engranaje convencional, que comprende
una carcasa que tiene un primer lado en paralelo
y opuesto a un segundo lado, comprendiendo la carcasa también un
tercer lado opuesto a un cuarto lado, estando el primer lado
perpendicular al tercer lado, estando la carcasa cerrada sellada, y
definiendo la carcasa un interior y un exterior,
un primer engranaje de accionamiento,
un engranaje accionado del mismo tamaño que el
primer engranaje de accionamiento, engranando el primer engranaje
de accionamiento y el engranaje accionado lado a lado en rotación
en sentido contrario dentro de la carcasa.
un primer eje de accionamiento coextensivo y
coaxial con el primer engranaje de accionamiento, proyectándose el
primer eje de accionamiento fuera del primer lado de la carcasa en
acoplamiento sellado con él,
un orificio de entrada de aceite situado en medio
del tercer lado, y
un orificio de salida de aceite situado en medio
del cuarto lado, y al menos un motor hidráulico que se
caracteriza adicionalmente porque comprende:
la bomba de aceite de engranaje sobre engranaje
convencional modificada para comprender:
un segundo eje de accionamiento del mismo tamaño
que el primer engranaje de accionamiento, estando acoplado el
segundo eje de accionamiento al engranaje accionado para
funcionamiento como un segundo engranaje de accionamiento, y
proyectándose el segundo eje de accionamiento fuera del segundo lado
de la carcasa en acoplamiento sellado con él, estando paralelos
entre sí el primer eje de accionamiento y el segundo eje de
accionamiento.
por lo que el suministro de aceite bajo presión
al orificio de entrada de aceite hace girar en engrane el primero y
segundo engranajes de accionamiento en rotación en sentido
contrario, haciendo girar de esta manera en sentido contrario el
primero y segundo ejes de accionamiento acoplados al eje del rotor
de cada uno de la pareja de rotores excéntricos idénticos.
8. Al menos un motor hidráulico según las
reivindicaciones 1 a 7, donde
el tipo de engranaje sobre engranaje se
selecciona del grupo de tipos que constan de engranajes de dientes
rectos y de engranajes helicoidales.
9. El mecanismo según la reivindicación 1,
donde
al menos un motor comprende adicionalmente un eje
de salida, y
una transmisión está acoplada al eje de salida de
al menos un motor para la transmisión de movimiento, y:
estando caracterizado el
mecanismo porque la transmisión comprende
adicionalmente:
una carcasa que comprende un primer lado y un
segundo lado, estando el segundo lado opuesto y en paralelo con el
primer lado, definiendo la carcasa un interior y un exterior,
soportando el primer lado exterior al menos un motor con su eje de
salida entrando dentro de la carcasa a través del primer lado y que
se proyecta fuera del segundo lado,
un primer engranaje acoplado dentro de la carcasa
hasta el eje de salida que penetra en la carcasa y que sale de allí
para proyectarse fuera del segundo lado,
un segundo engranaje del mismo tamaño que el
primer engranaje, engranando el segundo engranaje y el primer
engranaje lado a lado en rotación en sentido contrario dentro de la
carcasa, y
un eje accionado coextensivo y coaxial con el
segundo engranaje, saliendo el eje accionado de la carcasa para
proyectarse fuera del primer lado en paralelo con el eje de salida,
estando acoplado el extremo en proyección de cada uno del eje de
salida y del eje accionado a uno de la pareja de rotores excéntricos
idénticos y
cojinetes alojados en la carcasa para soportar el
eje de salida, el primer engranaje, el segundo engranaje y el eje
accionado,
por lo que la rotación de al menos un motor hace
girar el eje de salida y hace girar en sentido contrario el eje
accionado, para la transmisión de movimiento y de movimiento de
rotación en sentido contrario a cada eje rotor de la pareja de
rotores excéntricos idénticos.
10. El mecanismo según la reivindicación 9,
donde
al menos un motor comprende un primer motor que
tiene un primer eje de salida y un segundo motor que tiene un
segundo eje de salida, girando el primer motor en sentido opuesto
al segundo motor, y
comprendiendo adicionalmente la
carcasa:
el primer lado exterior que soporta el primer
motor y el segundo lado exterior que soporta el segundo motor;
penetrando el primer eje de salida y el segundo
eje de salida desde el lado de su motor respectivo hasta el
interior de la carcasa y proyectándose fuera del lado opuesto
exterior, estando paralelos el primer eje de salida y el segundo
eje de salida, y
estando acoplados el primer engranaje y el
segundo engranaje dentro de la carcasa, respectivamente, al primer
eje de salida y al segundo eje de salida,
por lo que el primer engranaje y el
segundo engranaje sincronizan la rotación opuesta del primer motor
y del segundo
motor.
11. El mecanismo según la reivindicación 1,
donde
al menos un motor comprende adicionalmente un eje
de salida, y
una transmisión está acoplada al eje de salida
para transmisión del movimiento, y
estando caracterizado el mecanismo porque
la transmisión comprende adicionalmente:
una carcasa de sección transversal rectangular
que comprende un primer lado, un segundo lado, un tercer lado y un
cuarto lado que definen un interior de la carcasa y un exterior de
la carcasa, estando el primer lado y el segundo lado opuestos y
paralelos, respectivamente, con el tercer lado y el cuarto lado,
soportando el primer lado exterior al menos un motor con su eje de
salida penetrando dentro de la carcasa,
un piñón de accionamiento acoplado al eje de
salida en el interior de la carcasa, siendo el piñón de
accionamiento un engranaje cónico,
una pareja de engranajes cónicos paralelos
coaxiales que engranan en perpendicular con el piñón de
accionamiento, estando soportado de forma giratoria cada uno de la
pareja de engranajes cónicos dentro de la carcasa, respectivamente,
sobre el tercer lado y el cuarto lado,
una pareja de ejes accionados coaxiales, estando
acoplado cada eje accionado de la pareja de ejes accionados
coaxiales con cada uno de la pareja de engranajes cónicos paralelos,
proyectándose cada uno de la pareja de ejes accionados fuera de la
carcasa y estando acoplado a uno de la pareja de rotores
excéntricos idénticos, por lo que la rotación del eje de salida
acciona los engranajes cónicos paralelos en rotación en sentido
contrario, por lo que hacen girar en sentido contrario la pareja de
ejes accionados para la transmisión de movimiento de rotación y de
rotación en sentido contrario a cada eje rotor de la pareja de
rotores idénticos.
12. El mecanismo según las reivindicaciones 9 y
11, donde
la carcasa se selecciona del grupo que consta de
una carcasa abierta, una carcasa cerrada y una carcasa sellada.
13. El mecanismo según la reivindicación 11,
donde
al menos un motor comprende adicionalmente un
primer motor que tiene un primer eje de salida y un segundo motor
que tiene un segundo eje de salida, girando el primer motor en
sentido opuesto al sentido del segundo motor,
comprendiendo la carcasa adicionalmente:
el primer lado exterior que soporta el primer
motor y el segundo lado exterior que soporta el segundo motor,
penetrando el primer eje de salida y el segundo
eje de salida desde el lado de su respectivo motor hasta el
interior de la carcasa,
un primer piñón de accionamiento y un segundo
piñón de accionamiento situados dentro de la carcasa y acoplados,
respectivamente, al primer eje de salida y al segundo eje de
salida, siendo el primer piñón de accionamiento y el segundo piñón
de accionamiento un engranaje cónico,
una pareja de engranajes cónicos paralelos
coaxiales que engranan en perpendicular con el primer piñón de
accionamiento y con el segundo piñón de accionamiento, estando
soportado de forma giratoria cada uno de la pareja de engranajes
cónicos dentro de la carcasa, respectivamente, sobre el tercer lado
y sobre el cuarto lado, y
una pareja de ejes accionados coaxiales que se
proyectan fuera de la carcasa, estando acoplados cada uno de la
pareja de ejes accionados coaxiales a cada uno de la pareja de
rotores idénticos,
por lo que la rotación de los ejes de salida
acciona los engranajes cónicos paralelos en rotación en sentido
contrario, haciendo girar de esta manera en sentido contrario la
pareja de ejes accionados.
14. El mecanismo según la reivindicación 13,
donde
el primer piñón de accionamiento y un segundo
piñón de accionamiento y la pareja de engranajes cónicos paralelos
sincronizan la rotación del primer motor y del segundo motor.
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