ES2254945T3 - Dispositivo de transporte con control esclavo. - Google Patents
Dispositivo de transporte con control esclavo.Info
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Abstract
Dispositivo de transporte compuesto de: - una parte motriz (20) con, como mínimo, un medio motriz (22a-d) para desplazar la mencionada parte motriz en una serie de direcciones sobre una superficie. - una parte transportadora (30) dispuesta encima de la dicha parte motriz y adaptada para transportar una carga. caracterizado porque - la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora son móviles entre sí en una serie de direcciones básicamente paralelas a la mencionada superficie - el mencionado dispositivo de transporte comprende un medio de medición (40a, 40b) para medir una diferencia de posición (Deltax, Deltay) entre la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora, y - el mencionado medio de conducción está adaptado para conducir en direcciones que dependen de la mencionada diferencia de posición entre la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora.
Description
Dispositivo de transporte con control
esclavo.
La presente invención se refiere en términos
generales a dispositivo para el transporte de materiales, y más
específicamente, con un dispositivo en el que se hace que un
elemento transportador provisto de ruedas siga un curso utilizando
un control esclavo.
Cuando se mueven materiales por medio de, por
ejemplo, un vehículo o un transportador, en ocasiones resulta
ventajoso provocar el movimiento aplicando una fuerza al vehículo o
componente en lugar de controlarlo por medio de un mecanismo de
control. Ejemplos de esas aplicaciones son el transporte y
posicionamiento de materiales para una línea de montaje en
movimiento. Cuando se colocan componentes, resulta ventajoso poder
guiarlos hasta la posición aplicando una fuerza sobre ellos. Con la
solución propuesta, un componente sigue automáticamente los
movimientos de la línea de montaje durante y tras su
instalación.
En la manipulación descrita anteriormente, hoy se
hace uso de, por ejemplo, transportadores apoyados sobre cojines de
aire. Estos se pueden desplazar con una movilidad ilimitada, pero no
tienen ninguna función servo, lo que conduce a una gran deformación
durante la puesta en marcha y la deceleración al transportar grandes
masas.
Un objeto de la invención es producir un
dispositivo que haga posible aplicar sólo una pequeña fuerza en la
dirección de transporte deseada, la cual lleve a activar una función
servo, invirtiéndose ésta cuando cesa la fuerza aplicada y pasando a
desacelerar la masa del vehículo.
La invención está basada en la percepción de que
se puede disponer un dispositivo de transporte con una parte motriz
y una parte transportadora que sean móviles en relación con un
sensor que mida la posición relativa de las partes, haciendo posible
una función de control esclavo para accionar el dispositivo de
transporte en la dirección deseada.
Así, de acuerdo con la invención se produce un
dispositivo de transporte como se define en la Reivindicación 1.
Las subreivindicaciones definen realizaciones
preferentes adicionales.
Los problemas de la técnica anterior más arriba
mencionados se resuelven mediante el dispositivo de transporte de la
invención. En virtud del hecho de que se puede registrar una fuerza
relativamente pequeña que se aplique a la parte transportadora, lo
que conduce a que a los medios motrices de la parte transportadora
actúen en la dirección deseada, se produce un dispositivo cuyo
movimiento se puede controlar de una manera precisa.
La invención se describirá con mayor detalle como
ejemplo en relación con las figuras que se acompañan, en los
que:
La Fig. 1a muestra una vista lateral de un
dispositivo de transporte de acuerdo con la invención.
La Fig. 1b muestra una vista superior del
dispositivo de transporte mostrado en la Fig. 1a.
La Fig. 1c muestra una vista transparente en
perspectiva del dispositivo de transporte mostrado en la Fig.
1a.
La Fig. 1d muestra un diagrama de bloques
simplificado de las partes que conforman el sistema motriz del
dispositivo de transporte de acuerdo con la invención.
Las Figs. 2a-c muestran vistas
correspondientes a las mostradas en las Figs. 1a-c,
pero donde a la parte transportadora del dispositivo de transporte
se le aplica una fuerza en dirección longitudinal.
Las Figs. 3a-c muestran vistas
correspondientes a las mostradas en las Figs. 1a-c,
pero donde a la parte transportadora del dispositivo de transporte
se le aplica una fuerza en dirección transversal.
Las Figs. 4a-c muestran vistas
correspondientes a las mostradas en las Figs. 1a-c,
pero donde a la parte transportadora del dispositivo de transporte
se le aplica una fuerza en dirección diagonal.
Las Figs. 5a-c muestran vistas
correspondientes a las mostradas en las Figs. 1a-c,
pero donde a la parte transportadora del dispositivo de transporte
se le aplica una fuerza que resulta en un movimiento giratorio del
dispositivo de transporte.
Las Figs. 6a-c muestran vistas
correspondientes a las mostradas en las Figs. 1a-c,
pero donde a la parte transportadora del dispositivo de transporte
se le aplica una fuerza que resulta en una rotación del dispositivo
de transporte.
La Fig. 7a muestra una vista general del
dispositivo de transporte de acuerdo con la invención en una
realización alternativa.
La Fig. 7b muestra una vista en detalle de la
conexión entre el dispositivo de transporte mostrado en la Fig. 7a y
un avión, y
La Fig. 7c es una vista similar a la de la Fig.
7b pero que muestra una realización alternativa del dispositivo de
transporte de acuerdo con la invención.
A continuación se describirán realizaciones
preferentes de un dispositivo de transporte de acuerdo con la
invención. En la descripción, a efectos de claridad, pero no de
limitación, se muestran los detalles específicos para permitir la
total compresión de la presente invención. No obstante, el experto
entenderá que la invención se puede utilizar en otras realizaciones
que difieren de estos detalles específicos. En la descripción
también se indican direcciones específicas, como arriba, abajo,
izquierda, derecha, etc. Se debe entender que estas direcciones sólo
hacen referencia a lo que se muestra en las figuras y no son por
tanto limitadoras en lo que se refiere a las aplicaciones prácticas
de la invención.
Inicialmente se hace referencia a las Figs.
1a-c. La Fig. 1a muestra una vista lateral
simplificada de un dispositivo de transporte, designado de forma
global como 10, el cual se encuentra en posición de descanso, es
decir, que no se le está aplicando ninguna fuerza externa. El
dispositivo de transporte comprende una parte motriz 20, y dispuesta
encima de la parte motriz, una parte transportadora o accesoria 30.
Las dos partes 20 y 30 están conectadas entre sí con sensores, uno
de los cuales 40a se muestra en la Fig. 1a. En la realización
preferente, los sensores son en forma de extensímetro.
La parte motriz está adaptada para ser conducida
sobre una superficie utilizando cuatro ruedas 22a-d
(véase Fig. 1b). Las ruedas son preferiblemente del tipo descrito en
la publicación de patente internacional WO99/54190, la cual se
incluye en la presente mediante referencia. Por lo tanto, dos ruedas
22a, 22c opuestas diagonalmente son ruedas motrices que pueden
pivotar a la posición deseada, mientras que las otras dos ruedas
22b, 22d son ruedas pivotantes pero no motrices. En virtud de ello,
la parte motriz puede dirigir en, básicamente, cualquier dirección
paralela a la superficie.
Las partes motriz y transportadora están
separadas una de otra por un plano divisor 24 consistente en un
interespacio cuyo tamaño se ha exagerado en las figuras a efectos de
claridad. El plano divisor es básicamente paralelo a la superficie
sobre la que se pretende que corra el vehículo, y la conexión entre
la parte motriz y la parte transportadora se puede efectuar de
diversas formas. Común a ellas es que los niveles se pueden
desplazar uno en relación a otro en direcciones que sean paralelas a
la superficie sobre la que se desplace el dispositivo de
transporte, y en la realización preferente, la parte transportadora
descansa sobre bloques de goma que están dispuestos sobre la parte
motriz. Esto permite movimientos relativos pequeños pero fácilmente
detectables entre la parte motriz y la parte transportadora, los
cuales se utilizan para la función servo deseada.
La Fig. 1d muestra las partes que conforman el
sistema motriz. Las ruedas motrices 22a, 22c son accionadas mediante
respectivas disposiciones motrices 24a, 24c consistentes en un motor
eléctrico con mecanismos y componentes electrónicos asociados. Las
disposiciones motrices están conectadas a una unidad central 26
formada por un microprocesador y componentes electrónicos
asociados. Los sensores 40a, 40b están conectados también a esta
unidad central. Finalmente, existe una unidad de
visualización/entrada de datos 28 que está conectada a la unidad
central y que sirve como interfaz del usuario.
Cuando se aplica una fuerza en cualquier
dirección a la parte transportadora se produce un movimiento
relativo entre las partes motriz y transportadora, como se ha
indicado, que resulta en una diferencia de posición entre ellas. Las
Figs. 2a-c muestran el efecto de la aplicación de
una fuerza hacia la izquierda a la parte transportadora, como se
puede ver por las flechas. A la parte transportadora se le imparte
un movimiento que resulta instantáneamente en una diferencia de
posición \Deltax en dirección longitudinal al dispositivo de
transporte. Esta diferencia de posición se detecta por medio de los
sensores 40a, 40b y se envía información sobre ello a la unidad
central, que utiliza la información sobre las posiciones como base
para las ordenes de accionamiento que se envían a las disposiciones
motrices 24a, 24c. En el ejemplo mostrado en las Figs.
2a-c, las ruedas empiezan por lo tanto a conducir
hacia la izquierda de la figura.
Cuando las ruedas empiezan a actuar, la parte
motriz 20 se esfuerza por tomar la misma posición que la parte
transportadora 30, es decir, para reducir \Deltax. Si la fuerza
que se aplica a la parte transportadora es estática, lo que
significa por ejemplo que el usuario que empuje la parte
transportadora no se desplace, la parte motriz se desplazará hasta
que \Deltax sea cero mientras la posición absoluta de la parte
transportadora no cambie. Cuando \Deltax es cero, las ruedas
motrices cesan de dirigir y el dispositivo de transporte se ha
desplazado a una nueva posición.
Si por otro lado, la fuerza que se aplica a la
parte transportadora es dinámica, es decir, que el usuario que
empuje la parte transportadora se desplace en la misma dirección que
la fuerza, \Deltax permanece superior a cero mientras el usuario
se desplace. Sólo cuando la parte motriz pueda "alcanzar" a la
parte transportadora cesará la conducción.
Como se ha mencionado anteriormente, la
diferencia de posición entre la parte motriz y la parte
transportadora se utiliza como parámetro para las ordenes que la
unidad central manda a las disposiciones motrices. Esto significa
que cuanto mayor sea la fuerza aplicada, mayor será \Deltax. Un
valor superior de \Deltax significa superior velocidad de
accionamiento, y como consecuencia de ello, el dispositivo de
transporte se desplaza a distintas velocidades dependiendo de la
fuerza con que el usuario empuje la parte transportadora. Cuando
cesa el empuje, el dispositivo de transporte se detiene casi
instantáneamente.
En otras palabras, a la parte motriz y a la parte
transportadora se les hace, por ejemplo, mediante un mecanismo de
resorte, que se esfuercen hacia un punto neutro en el que cese la
acción servo, y en cuando cesa la fuerza aplicada, la acción servo
cambia de ayuda al accionamiento a ayuda a la deceleración.
La dirección del movimiento no tiene que quedar
limitada a la mostrada en las Figs. 2a-c. Las Figs.
3a-c muestran el efecto de aplicar una fuerza a la
parte transportadora en dirección transversal al dispositivo de
transporte. Ello resulta en una diferencia de posición \Deltax
que a cambio produce un movimiento transversal a la dirección
longitudinal del dispositivo de transporte.
Naturalmente, es posible una combinación de estos
movimientos. Las Figs. 4a-c muestran la situación
cuando la fuerza resultante está dirigida diagonalmente, es decir,
que consiste en un componente tanto en dirección longitudinal como
en dirección transversal. Los sensores 40a y 40b registran las
diferencias de posición relativa, \Deltax y \Deltay, y la
unidad central 26 utiliza esta información para provocar un
accionamiento en dirección diagonal.
En los ejemplos de accionamiento descritos
anteriormente, los dos sensores 40a y 40b detectaban la misma
diferencia de posición relativa, es decir, que el movimiento
relativo entre la parte motriz y la parte transportadora consistía
exclusivamente en un movimiento de traslación, el cual no resultaba
en ningún giro, es decir, en ningún movimiento rotacional. Las
Figs. 5a-c muestran un ejemplo de cuando gira el
dispositivo de transporte. La Fig. 5b muestra cómo se aplica una
fuerza más pequeña a la parte inferior de la parte transportadora
que a la parte superior. Esto resulta en que el sensor inferior 40a
registra una diferencia de posición más pequeña que el sensor
superior 40b. Esta información sobre las posiciones hace que la
unidad central ordene a la rueda superior derecha que actúe en una
dirección, y que la rueda inferior izquierda 22c lo haga en otra
dirección. El resultado combinado es un movimiento de giro como
muestra la flecha de la izquierda de la Figura 5b.
También se puede producir un movimiento
rotacional puro, como se puede ver en el ejemplo mostrado en las
Figs. 6a-c. La Fig. 6b muestra cómo se aplica a la
parte inferior de la parte transportadora una fuerza dirigida hacia
la izquierda, mientras se aplica una fuerza de la misma magnitud
dirigida hacia la derecha de la parte superior. Esto resulta en que
las dos ruedas motrices actúen en direcciones opuestas, lo que
produce un movimiento rotacional puro.
Puede ser una ventaja hacer que el dispositivo de
transporte dirija más fácilmente en una dirección que en otra, lo
que se puede conseguir sencillamente con el dispositivo de
transporte de acuerdo con la invención. Esa programación de
características se puede realizar por medio de la unidad de entrada
de datos 28. Un ejemplo de esa programación puede ser una
diferencia de posición relativa en dirección transversal, es decir,
se hace que \Deltax tenga menos influencia sobre el accionamiento
que una diferencia de posición relativa en dirección longitudinal,
es decir \Deltax. Esto se puede conseguir también de forma
puramente mecánica en virtud de la fuerza aplicada necesaria para
provocar una diferencia de posición relativa que sea distinta en
direcciones distintas. Sin embargo, el principio básico del sistema
es la acción servo en todas direcciones y también el posible giro
alrededor de un centro o uno o más de otros puntos
seleccionados.
La solución propuesta facilita un gran número de
ventajas, siendo las más importante las que se describen a
continuación. El dispositivo de transporte de acuerdo con la
invención posibilita desplazar grandes masas de la forma más lógica:
aplicando una fuerza directamente a la masa y con la acción servo
desplazando la masa en esta dirección mientras se aplique la
fuerza. También se posibilita la utilización de transportadores
montados sobre ruedas para llevar materiales a líneas de montaje
móviles. El movimiento se puede efectuar con una gran precisión en
comparación con las actuales soluciones correspondientes del tipo
cojín de aire.
Se ha descrito una realización preferente de un
dispositivo de transporte de acuerdo con la invención. El experto
en el campo técnico relacionado comprenderá que ésta se puede variar
dentro del alcance de las reivindicaciones de patente que se
acompañan. Se ha mencionado que las partes motriz y transportadora
están conectadas preferiblemente por medio de bloques de goma, a
los que son equivalentes otros componentes con las correspondientes
propiedades elásticas. De forma alternativa, se pueden disponer
raíles de deslizamiento en, por ejemplo, dirección longitudinal y
dirección transversal, siendo devueltas las partes a la misma
posición relativa por medio de, por ejemplo, resortes.
Los sensores 40a, 40b se han descrito como
extensímetros. Naturalmente, también son posibles otros sensores,
como sensores ópticos o sensores mecánicos que actúan como un
"joystick". La situación y número de sensores también se puede
variar como sea necesario, por ejemplo para detectar movimientos más
complejos.
El accionamiento en la realización preferente se
efectúa mediante ruedas. Naturalmente, también son posibles otros
tipos de medio motriz, como correas de accionamiento. La posición y
número de los medios motrices también se pueden variar según sea
necesario. Por lo tanto, por ejemplo, una rueda motriz se puede
combinar con dos o más ruedas no motrices, tres o más ruedas
motrices se pueden combinar con un número apropiado de ruedas no
motrices, o puede no existir ninguna rueda no motriz. En caso de dos
ruedas motrices, se pueden colocar diagonalmente, como en la
realización descrita, o se pueden colocar a lo largo del mismo lado.
Como alternativa adicional, una o más ruedas pueden ser
complementadas por una disposición de cojín de aire.
La Fig. 7a muestra una realización alternativa de
un dispositivo de transporte 100, el cual es esclavo a otro objeto,
mostrado en la figura como un avión 120. En este caso, la diferencia
de posición medida es aquélla entre una dispositivo de transporte
100 en forma de plataforma de trabajo y el avión 120. Esto se
consigue por medio de dos sensores 140a, b que están dispuestos en
un lateral del dispositivo de transporte (véase la fig. 7b). Estos
pueden ser, por ejemplo, sensores láser que trabajan contra
superficies reflectantes respectivas 142a, b sobre el cuerpo del
avión. De esta forma, es posible mantener el curso de la distancia
relativa \Deltax1, \Deltax2 entre el avión y el dispositivo de
transporte.
En este caso, el control esclavo tiene lugar de
la siguiente forma. En una posición relativa deseada del dispositivo
de transporte y del avión, los sensores y el sistema de control
están a cero. Esta posición por consiguiente corresponde a la
mostrada en las Figs. 1a-c de la primera
realización. Si el avión empieza a desplazarse de esta posición,
esto será detectado por los sensores 140a, b. La desviación de la
diferencia de posición relativa en la posición de inicio sirve como
señal de entrada para el sistema de control del dispositivo de
transporte, el cual, de la misma forma que en la primera
realización, intenta dirigir el transporte en una dirección que lo
devuelva a la posición de inicio relativa al plano. En este caso, el
dispositivo de transporte es esclavo del otro objeto, mostrado como
un avión.
Se comprenderá que la medición se puede realizar
en formas distintas a las mostradas en estas figuras. Por ejemplo,
es posible contar con una disposición telescópica que esté dispuesta
entre el avión y el dispositivo de transporte y con la que se mida
la distancia relativa entre ellos. Por otro lado, además o en lugar
de la medición pura de la distancia, es posible utilizar medición
angular, es decir, se mide en otra dimensión cómo se ha movido el
avión en relación con el dispositivo de transporte. La Fig. 7c
indica dos ángulos \alpha y \beta, por medio de los cuales se
puede calcular una diferencia de posición relativa.
En la realización que se ha descrito en relación
con las Figs. 7a-c, se ha utilizado un avión como
ejemplo de objeto cuyo movimiento sigue el dispositivo de
transporte. Naturalmente, éste es sólo un ejemplo y una alternativa
es, por ejemplo, un coche o una línea de producción.
Claims (10)
1. Dispositivo de transporte compuesto de:
- -
- una parte motriz (20) con, como mínimo, un medio motriz (22a-d) para desplazar la mencionada parte motriz en una serie de direcciones sobre una superficie.
- -
- una parte transportadora (30) dispuesta encima de la dicha parte motriz y adaptada para transportar una carga.
caracterizado porque
- -
- la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora son móviles entre sí en una serie de direcciones básicamente paralelas a la mencionada superficie
- -
- el mencionado dispositivo de transporte comprende un medio de medición (40a, 40b) para medir una diferencia de posición (\Deltax, \Deltay) entre la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora, y
- -
- el mencionado medio de conducción está adaptado para conducir en direcciones que dependen de la mencionada diferencia de posición entre la mencionada parte motriz y la mencionada parte transportadora.
2. Dispositivo de transporte de acuerdo con la
Reivindicación 1 en el que el mencionado medio motriz está formado
por, como mínimo, una rueda (22a,
22c).
22c).
3. Dispositivo de transporte de acuerdo con la
Reivindicación 1 en el que el mencionado medio motriz está formado
por, como mínimo, una correa de accionamiento.
4. Dispositivo de transporte de acuerdo con las
Reivindicaciones 1-3 en el que el mencionado medio
de medición comprende extensímetros (40a, 40b).
5. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-3 en el que el
mencionado medio de medición comprende sensores ópticos (40a,
40b).
6. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-3 en el que el
mencionado medio de medición comprende una disposición de
"joystick".
7. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-6 incluyendo
separadores elásticos, preferiblemente bloques de goma, dispuestos
entre la mencionada parte motriz (20) y la mencionada parte
transportadora (30).
8. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-6 incluyendo
raíles de deslizamiento dispuestos entre la mencionada parte motriz
(20) y la mencionada parte transportadora (30).
9. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-8 en el que los
mencionados medios motrices (22a, 22c, 24a, 24c) están adaptados
para actuar a una velocidad que sea básicamente proporcional a la
mencionada diferencia de posición (\Deltax, \Deltay).
10. Dispositivo de transporte de acuerdo con
cualquiera de las Reivindicaciones 1-9 en el que los
mencionados medios motrices (22a, 22c, 24a, 24c) están adaptados
para dirigir a mayor velocidad en una dirección (\Deltax) que en
una segunda dirección (\Deltay) para la misma diferencia de
posición.
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