ES2260419T3 - Dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estatico y/o dinamico de un cesped de hierba artificial para campos de deportes. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estático y/o dinámico de una superficie, en particular una superficie de césped natural o artificial, que consta de un armazón (1), al que un primer brazo (5) se conecta por pivote con un lado (4). Este primer brazo está conectado por pivote en el otro lado (6) a una barra (7), que está equipada con un cuerpo (8) que tiene una superficie que puede ponerse en contacto con la superficie (23) que se desea medir, en el que además están presentes medios de carga (16, 17, 30) para ejercer una fuerza en la barra (7) en la dirección de la superficie (23) que se desea medir, en el que además la barra (7) está dotada de medios (24, 35) para medir las fuerzas que se producen en la barra. Estos medios para medir fuerzas están presentes en un punto situado entre el punto de giro (6) con el primer brazo y el lado que puede transportar dicho cuerpo (8), que se caracteriza porque la barra (7) además está conectada a medios (10, 11, 13, 14) para ejercer unpar de torsión en la barra (7), de tal forma que el primer brazo (5), la barra (7) y los medios (10, 11, 13, 14) formen una construcción en paralelogramo (4, 6, 9, 12) con el armazón (1) y en la que los medios (10, 11, 13, 14) para ejercer un par de torsión en la barra (7) estén dispuestos de tal modo que el par de torsión actúe sobre el punto de giro (6) de la misma, desplazando así el cuerpo (8) con relación al armazón (1).

Description

Dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estático y/o dinámico de un césped de hierba artificial para campos de deportes.

La presente invención hace referencia a un dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estático y/o dinámico de una superficie, en particular una superficie de césped natural o artificial, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

El uso de césped artificial como sustituto del césped natural ya ha recibido una gran atención en los últimos años. Por lo general, las superficies de césped artificial se componen de fibras de varios tipos de material sintético, que están fijadas a una rejilla de un material de soporte haciendo nudos de alfombra o de otro modo.

Conocer las propiedades y el comportamiento de este tipo de césped artificial se está convirtiendo en algo cada vez más importante, ahora que también se están teniendo en cuenta las aplicaciones como por ejemplo los campos de fútbol. Para hacer que los campos de césped artificial también resulten en particular apropiados para estas aplicaciones, es necesario mejorar aún más un número de propiedades pertinentes de las mismas. En este sentido, deben tenerse en cuenta en especial la adherencia de la zapatilla deportiva en dicho campo y las propiedades de deslizamiento. Una superficie segura de césped artificial debería proteger los pies del atleta de modo óptimo.

Ya se han propuesto varios instrumentos y métodos para medir las propiedades de deslizamiento de campos de césped artificial y, de este modo, adquirir un mayor conocimiento de estas propiedades. Sin embargo, en la práctica ha resultado obvio que los resultados y la facilidad de uso de estos instrumentos no son totalmente satisfactorios.

En Us-A-4,098,111, un dispositivo de medición se monta en un vehículo. Un cuerpo de medición (rueda) se monta en un brazo, que a su vez está conectado por pivote a un armazón, que es el vehículo. Todas las mediciones se llevan a cabo desplazando el vehículo, mientras que la rueda de medición se apoya en la superficie que se desea medir. La rueda de medición rota debido al desplazamiento del vehículo y su movimiento giratorio es contrarrestado utilizando una transmisión de cadena. De este modo, se produce un deslizamiento durante la medición entre la superficie y la rueda de medición, y el par motor contrarrestante en la cadena se mide y se usa como medida para el coeficiente de rozamiento de la superficie.

La solicitud de patente internacional nº WO 98/35218 describe un dispositivo para medir un coeficiente de rozamiento de un suelo utilizando un cuerpo de contacto que se coloca en el suelo. El cuerpo de contacto está conectado a un brazo robótico compuesto de una serie de enlaces rígidos (segmentos de brazo o miembros de brazo) interconectados por ejes de articulación. Cada segmento de brazo del brazo robótico puede moverse en relación con el suelo empleando una pluralidad de componentes que generan movimiento y detectan fuerza. El brazo robótico presenta un complejo sistema de control para mantener el cuerpo de contacto en contacto con el suelo, al mismo tiempo que desplaza los varios segmentos de brazo del brazo robótico.

En US-A-4,798,080, se describe un aparato portátil para probar la resistencia de deslizamiento de superficies, como por ejemplo suelos y superficies de bañeras, aplicando en un ángulo seleccionado de impacto una carga a una placa de material de rozamiento que descansa sobre la superficie. Un enlace articulado que transporta la placa se establece en un ángulo predeterminado y la carga se aplica de forma considerablemente instantánea para determinar si la placa se desliza en el ángulo preestablecido. Pueden llevarse a cabo pruebas sucesivas en ángulos diferentes del enlace o una única prueba, la prueba en marcha puede llevarse a cabo en un ángulo de referencia.

En US-A-5.259.236, se describe un llamado tribómetro, que aproximadamente duplica las fuerzas ejercidas en una superficie de prueba por un pie humano o la punta de un bastón durante el proceso de marcha. La fuerza ejercida en la superficie de prueba por un modelo de prueba es proporcionada por un cilindro accionado por fluido alimentado de un fluido comprimido. Esta fuerza es aplicada durante un periodo de tiempo lo suficientemente corto como para evitar los efectos de absorción e impresión que se presentan normalmente cuando se realizan pruebas en superficies mojadas. El coeficiente de rozamiento de la superficie de prueba entonces se determina midiendo el ángulo de incidencia en el que el modelo de prueba se deslizará cuando se ponga en contacto con la superficie de prueba.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estático y/o dinámico de una superficie que proporcione un resultado de medición fiable y que además sea fácil de usar y de transportar.

Para lograr ese objetivo, el dispositivo de acuerdo con la invención se caracteriza según los rasgos distintivos de la reivindicación 1.

Los medios para medir las fuerzas que tienen lugar en la barra pueden estar compuestos de indicadores de tensión.

De este modo, se obtiene un dispositivo relativamente sencillo, en el que el cuerpo en contacto con la superficie que se desea medir puede tener una forma de pie artificial, que puede ser equipado con varios tipos de calzado para poder medir el rozamiento de estos tipos de calzado con el césped artificial en cuestión. El zapato descansa sobre el césped artificial y se produce una fuerza de rozamiento entre la suela del zapato y el césped artificial como resultado de un par de torsión ejercido en torno al punto de giro con el primer brazo. Al medir en primer lugar el momento de rotación que tiene lugar en la barra en cuestión cuando el zapato se detiene con respecto a la superficie que se desea medir, lo que se hace por medio de indicadores de tensión, el coeficiente de rozamiento estático de la superficie en cuestión puede ser calculado a partir del mismo. En un punto, el par de torsión que se está ejerciendo será mayor que el momento de rozamiento, y el zapato comenzará a moverse por la superficie, y la fuerza ejercida en ese punto puede entonces calcularse por medio de los indicadores de tensión. De este modo, se determina el coeficiente de rozamiento dinámico. Resulta posible medir el coeficiente de rodadura de la superficie en cuestión acoplando un rodillo giratorio a la barra en lugar de un pie artificial.

Los medios para ejercer dicho momento de rotación en la barra mencionada anteriormente pueden constar de una varilla o vástago que se extiende por lo menos de manera sustancial en paralelo al primer brazo. Por una parte, esta varilla o vástago está conectada por pivote a un punto en la barra y por otra está conectada por pivote al armazón, y además hay medios presentes para variar la longitud de la varilla o el vástago entre sus dos puntos de giro. Dicha varilla o vástago puede ser una varilla hidráulica o neumática o un vástago atornillado, lo que se acople, respectivamente, con un cilindro hidráulico o neumático o una tuerca giratoria, que a su vez está conectada por pivote al armazón.

De esta manera, el primer brazo y el vástago o varilla forman una construcción en paralelogramo junto con la barra que transporta el zapato en contacto con la superficie de césped artificial y los puntos de giro en el armazón, de modo que la posición del zapato con respecto a la superficie de césped artificial que se desea medir no cambiará cuando el zapato se mueva hacia delante o hacia detrás. Así se garantiza un contacto adecuado y continuo de la suela del zapato con la superficie en cuestión.

Para garantizar una medición correcta del coeficiente de rozamiento de la superficie de césped artificial, el zapato, es decir, el cuerpo conectado a la barra mencionada anteriormente, debe ser presionado contra la superficie con una fuerza específica. Para llevar esto a cabo, existen medios de carga que, según una realización ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, pueden constar de un actuador electromagnético cuyo anclaje móvil esté conectado a un punto del primer brazo mencionado anteriormente por medio de un muelle de extensión. Para poder variar la fuerza con la que dicho cuerpo se presiona contra la superficie, y también para poder compensar cualquier movimiento hacia arriba y hacia abajo del primer brazo, se montan medios de medición de fuerza en el primer brazo, cuyo valor de medición es transmitido a un dispositivo de control, por medio del cual puede controlarse la fuerza ejercida por el actuador. De este modo resulta posible o bien mantener a un nivel constante la fuerza que el actuador está ejerciendo en el primer brazo o bien, en ciertas circunstancias y si así se desea, adaptar dicha fuerza a las circunstancias modificadas.

En otra realización ventajosa, los medios de carga están compuestos por una barra conectada por pivote al primer brazo, en el que pueden disponerse pesas. La barra forma parte de un enlace cuadrado en forma de paralelogramo. En esta realización, la fuerza con la que se presiona el cuerpo contra la superficie de césped artificial puede variar cambiando el número de pesas suministradas. Puesto que la barra en la que están dispuestas las pesas forma parte de un enlace cuadrado en forma de paralelogramo, el centro de gravedad de estas pesas seguirá encontrándose en la misma vertical en todo momento, también durante el movimiento hacia arriba y hacia abajo del primer brazo.

De lo anterior resultará obvio que la invención proporciona un sencillo y sólido dispositivo de medición para medir el coeficiente de rozamiento de una superficie de césped artificial que proporciona resultados de medición fiables. Además, el dispositivo es fácil de transportar y operar gracias a sus reducidas dimensiones.

A continuación, la invención se explicará con más detalle con referencia al dibujo, que muestra de manera esquemática una realización ejemplar de un dispositivo de medición de acuerdo con la invención.

La Figura 1 es una vista esquemática y en perfil, no a escala, de un dispositivo de medición para medir el coeficiente de rozamiento dinámico y/o estático de una superficie de césped, en particular una superficie de césped artificial.

Las Figuras 2a y 2b muestran el dispositivo de la Figura 1 en una posición adecuada para el transporte.

La Figura 3 es una vista esquemática en corte, no a escala, de un dispositivo de medición para medir el coeficiente de rozamiento dinámico y/o estático de una superficie de césped, en particular una superficie de césped artificial.

En la Figura 1, el número 1 indica una placa de montaje, que forma un lado del dispositivo de medición. Las dos placas de montaje 1 están interconectadas por medio de un eje 2, en cuyos extremos está montada una rueda 3. Un brazo 5 está conectado por pivote a las placas de montaje 1 por un punto 4. El brazo está conectado a una barra 7 en su otro lado por medio de un punto de giro 6 y lleva un cuerpo 8 con forma de pie artificial en su parte inferior. En su parte superior, la barra 7 está conectada, por medio de un punto de giro 9, a un vástago 10, que está acomodado en una tuerca 11 que del mismo modo está conectada por pivote a las placas de montaje 1 mediante un punto de giro 12, y que puede rotar por medio de un motor eléctrico 14 gracias a una transmisión 13.

El brazo 5 está conectado por pivote, mediante el punto de giro 15, a una varilla 16, en la que pueden colocarse pesas de carga 17.

En su parte inferior, la varilla 16 está conectada a una varilla 19 mediante el punto de giro 18. Esta varilla, a su vez, está conectada a las placas de montaje 1 por medio del punto de giro 20. Además, dispuesto en el espacio definido por las placas de montaje 1 hay un dispositivo para almacenar pesas 21 que no se están empleando.

El funcionamiento de este dispositivo es el siguiente. Las placas de montaje 1 están colocadas con su cara inferior 22, que puede estar equipada con pies de ajuste, en la superficie 23 cuyo rozamiento se desea medir. Así, las ruedas 3 se separan de dicha superficie y la cara inferior del zapato 8 entra en contacto con la superficie 23. Entonces, se ejerce una fuerza en el punto de giro 9 de la barra 7 por medio del motor eléctrico 14, la tuerca 11 y el vástago 10.

Como resultado de esta fuerza, se desarrolla un par de torsión en torno al punto 6, por lo que el zapato es empujado hacia atrás. Sin embargo, a este movimiento se opone la fuerza de rozamiento F_{w} entre la cara inferior del zapato 8 y la superficie 23. Esta fuerza F_{w} establece un momento de flexión en la barra 7, el cual se mide por medio de un indicador de presión 24. El momento de flexión medido por el indicador de presión 24 proporciona una medida para la fuerza de rozamiento F_{w}, a partir de la cual puede determinarse el coeficiente de rozamiento de la superficie 23. Debe presionarse el zapato 8 contra la superficie 23 con una fuerza normal específica. Por supuesto, esta fuerza normal se obtiene cargando el brazo 5 con pesas de carga 17 dispuestas en una barra 16 que gira alrededor del punto 15. Para evitar que el centro de gravedad de las pesas 17 se desplace con respecto al brazo 5 al levantar el brazo 5, el brazo 16 está conectado al punto de giro 20 por medio de un punto de giro 18 y una varilla 19, de tal modo que se obtiene un paralelogramo, y cuando el brazo 5 se mueve hacia arriba, la pesa 17 se moverá de tal forma que el centro de gravedad de estas pesas seguirá estando en la misma línea vertical. De esta manera, se obtiene un dispositivo de medición por medio del cual puede medirse el rozamiento de superficies de césped artificial de un modo muy adecuado.

Para medir el coeficiente de rozamiento estático, en el que el pie, por lo tanto, está inmóvil, el motor eléctrico 14 es controlado de tal forma que la fuerza en el punto de giro 9 aumenta con el tiempo, durante el cual se registran los valores medidos por los indicadores de presión 24. La fuerza aumenta hasta que se realiza un movimiento de aproximadamente 5-10 grados en torno al punto de giro 6. Para medir el coeficiente de rozamiento dinámico, el motor eléctrico 14 es controlado de tal forma que el punto de giro 9 realiza un movimiento predeterminado a una velocidad constante, por lo que se registra el valor medido por los indicadores de presión 24. De este modo, el punto 9 se mueve a lo largo de una distancia que se corresponde con una distorsión angular de la barra 7 de 0º - 45º, de manera que el rozamiento se mide con cada una de las posiciones inclinadas. La medición se detiene cuando se alcanza un ángulo de 45º.

La barra 7 que lleva el zapato 8 está montada en el dispositivo de tal forma que su posición puede cambiarse, de modo que también se puede medir el rozamiento que tiene lugar cuando un zapato apunta hacia atrás con su punta, y también en posiciones inclinadas del zapato 8. El dispositivo se coloca de forma muy firme y estable en la superficie 23, descansando sobre un lado de las placas de montaje 1. Las pesas que no se están utilizando en ese momento para cargar el brazo 5 pueden guardarse temporalmente en el dispositivo 21. Además, el dispositivo consta de una palanca 25, que está situada en la posición de reposo en la Figura 1 y que ha sido movida a una posición activa en las Figuras 2a y 2b. En esta posición, la palanca puede ser accionada para inclinar el dispositivo a fin de que descanse sobre las ruedas 3 y pueda moverse fácilmente por el terreno. Como también se muestra en las Figuras 2a y 2b, el conjunto se desconecta en la posición de transporte, de modo que las dimensiones externas serán mínimas para que el dispositivo resulte fácil de transportar. Todas las pesas 17 se almacenan en el dispositivo 21 en esta posición, y el vástago se desconecta de la barra 7 para que el conjunto pueda plegarse, lo que hace que las dimensiones externas serán muy reducidas.

La Figura 3 muestra esquemáticamente el dispositivo de la Figura 1, con la diferencia de que los medios para cargar el brazo 5 ahora tienen la forma de un actuador electromagnético 30, cuyo anclaje 31 está acoplado con el brazo por medio de un muelle de extensión 32. El actuador 30 en sí mismo está conectado a las placas de montaje 1 por medio del punto de giro 33. La fuerza ejercida en el brazo 5 por el actuador 30 puede medirse por medio de un indicador de tensión 35, cuyos datos pueden transmitirse a un dispositivo de control (no se muestra), de modo que la carga ejercida en el brazo 5 puede variarse por medio de este dispositivo de control. Esto permite mantener constante la carga en el brazo 5 incluso cuando el brazo 5 está siendo movido hacia arriba.

Como se ha mencionado anteriormente, resulta posible sustituir el pie artificial 8 por un rodillo giratorio para determinar el rozamiento de rodadura de la superficie 23, en el que las fuerzas que se producen en la barra 7 pueden medirse por medio de los indicadores de presión 24 del mismo modo que antes.

Claims (7)

1. Dispositivo para medir el coeficiente de rozamiento estático y/o dinámico de una superficie, en particular una superficie de césped natural o artificial, que consta de

un armazón (1), al que un primer brazo (5) se conecta por pivote con un lado (4). Este primer brazo está conectado por pivote en el otro lado (6) a una barra (7), que está equipada con un cuerpo (8) que tiene una superficie que puede ponerse en contacto con la superficie (23) que se desea medir, en el que

además están presentes medios de carga (16, 17, 30) para ejercer una fuerza en la barra (7) en la dirección de la superficie (23) que se desea medir, en el que

además la barra (7) está dotada de medios (24, 35) para medir las fuerzas que se producen en la barra. Estos medios para medir fuerzas están presentes en un punto situado entre el punto de giro (6) con el primer brazo y el lado que puede transportar dicho cuerpo (8), que se caracteriza porque

la barra (7) además está conectada a medios (10, 11, 13, 14) para ejercer un par de torsión en la barra (7), de tal forma que el primer brazo (5), la barra (7) y los medios (10, 11, 13, 14) formen una construcción en paralelogramo (4, 6, 9, 12) con el armazón (1) y en la que los medios (10, 11, 13, 14) para ejercer un par de torsión en la barra (7) estén dispuestos de tal modo que el par de torsión actúe sobre el punto de giro (6) de la misma, desplazando así el cuerpo (8) con relación al armazón (1).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque los medios para medir las fuerzas que se producen en la barra (7) constan de indicadores de presión (24, 35).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque los medios para ejercer el par de torsión mencionado anteriormente en dicha barra están compuestos de una varilla o vástago (10), que se extiende por lo menos sustancialmente en paralelo al primer brazo (5). Esta varilla o vástago por un lado está conectada por pivote a un punto (9) en la barra (7), y por otro, está conectada por pivote al armazón (12), en el que además hay presentes medios (11) para variar la longitud de la varilla o vástago (10) entre sus dos puntos de giro (9, 12).

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, que se caracteriza porque dicha varilla o vástago es una varilla hidráulica o neumática o un vástago atornillado (10), lo que se acople, respectivamente, con un cilindro hidráulico o neumático o una tuerca giratoria (11), en el que el cilindro o la tuerca estén conectados por pivote al armazón.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3 o 4, que se caracteriza porque los medios de carga constan de un actuador electromagnético (30) cuyo anclaje móvil (31) está conectado a un punto del primer brazo (5) por medio de un muelle de extensión (32).

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza porque los medios de medición de la fuerza (24, 35) están presentes en el primer brazo (5) para controlar la fuerza ejercida por el actuador.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3 o 4, que se caracteriza porque los medios de carga (16, 17) están formados por una barra (16) que está conectada por pivote (15) al primer brazo (5), en el que pueden colocar pesas (17) y que forma parte de un enlace cuadrado (4, 5, 15, 18, 19, 20) en forma de paralelogramo.