ES2295136T3 - Dispositivo de amarre. - Google Patents
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Abstract
Un robot de amarre (100) para fijación soltable a una superficie de un primer objeto móvil (51), pudiendo montarse el robot de amarre en un segundo objeto (50), moviéndose dicho primer objeto en respuesta a la aplicación de fuerzas externas, con relación al segundo objeto, movimiento que mueve el primer objeto de una posición operativa predeterminada, incluyendo el robot de amarre: un elemento de unión por atracción (1) para enganche soltable con dicha superficie; y una unidad de movimiento (10), a la que el elemento de atracción está fijado pivotantemente, incluyendo dicha unidad de movimiento una capacidad para tres grados de libertad de movimiento traslacional, capacidad que es trasladada a través de dicho elemento de unión (1) a dicha superficie al primer objeto (51), caracterizado porque dicha unidad incluye medios mecánicos para proporcionar fuerzas de restauración elásticas asociadas con al menos cada uno de los dos grados de libertad del movimiento en el plano horizontal; donde losmedios mecánicos que proporcionan dichas fuerzas de restauración operan para hacer volver el elemento de unión y así el primer objeto a dicha posición operativa predeterminada.
Description
Dispositivo de amarre.
La presente invención se refiere en general a
dispositivos de amarre para fijar y retener soltablemente en
posición un objeto grande en relación a un segundo objeto grande
próximo. Más en particular, la presente invención se refiere a
dispositivos robóticos de amarre para controlar el proceso de amarre
y salida de barcos de un muelle fijo o flotante, o de otro
barco.
Aunque la invención se refiere a un dispositivo
de amarre para fijar y retener soltablemente en posición un objeto
grande en relación a un segundo objeto grande próximo, se describirá
con referencia a dispositivos de amarre para amarrar y desamarrar
un barco. Sin embargo, se entenderá que la invención no se limita
únicamente a tal ejemplo.
Se ha propuesto el uso de dispositivos de amarre
en forma de robot para reducir la mano de obra, los peligros y el
tiempo que se emplea usando las líneas de amarre tradicionales.
Estos dispositivos deberán ser capaces de limitar el movimiento del
barco en respuesta a vientos, corrientes, mareas, el movimiento del
barco debido a la adición o extracción del cargo, y análogos.
Un ejemplo de tal dispositivo se muestra en
WO91/14615, que describe un mecanismo con un conjunto prensil para
enganchar un bolardo en el barco. Una desventaja de este tipo de
sistema es que el barco debe estar especialmente adaptado. Además,
se requiere precisión para alinear los dos componentes de
acoplamiento. El conjunto prensil no está adaptado para ser
desenganchado rápidamente durante el proceso de salida.
Un sistema conocido de los solicitantes emplea
un brazo de amarre montado dentro de un barco a cuyo extremo se ha
fijado una ventosa. Durante el amarre, la ventosa sobresale a través
de un agujero en el casco del barco y se une a una chapa de
soporte. La chapa de soporte está fijada al muelle, pero es capaz de
subir y bajar libremente con relación a él. Tal sistema es
significativamente más eficiente que el proceso de amarre
tradicional, pero a causa de la chapa de soporte, solamente es
adecuado a aplicaciones donde el barco tiene un muelle dedicado.
Además, se han previsto otros medios para fijar el barco exactamente
en la dirección de proa y popa con respecto al muelle. Donde ése no
es el caso, esta incapacidad de absorber fuerzas que actúan en el
barco en la dirección de proa y popa y la necesidad de proporcionar
unos medios de subir y bajar la chapa de unión montada en el muelle
es una desventaja de este sistema conocido.
La Patente de Estados Unidos número 3974794
ilustra un sistema montado en muelle alternativo que es capaz de
manejar un rango de barcos diferentes, sin necesidad de modificación
del barco, dado que las ventosas apoyan en el casco del barco. Se
usan cilindros hidráulicos para girar la ventosa fijada a un muelle
para conformación a la forma del casco.
La Patente de Estados Unidos número 3463114
describe un dispositivo de amarre con una pluma telescópica
amortiguada montada con una ventosa para enganche con el casco de
un barco. La pluma está fijada en guías verticales y puede subir y
bajar con el barco cuando está fijada a él.
En estos dos sistemas (en las Patentes de
Estados Unidos números 3463114 y 3974794) el barco está fijado
rígidamente a la estación de amarre en la dirección longitudinal
con respecto al barco, en consecuencia el dispositivo de amarre
está sujeto a cargas de impacto nocivas en esta dirección. Ningún
sistema puede ser usado para controlar la posición del barco en la
dirección de proa y popa.
DE 2557964 ilustra un dispositivo protector con
movimiento bidimensional y absorción de impactos. Sin embargo, no
hay medios para amarrar un barco ni retener el barco amarrado contra
un muelle.
Generalmente, hay tres grados de libertad de la
posición de una embarcación flotante: de proa a popa, subida y
bajada, y por el través del buque (y hay tres grados de libertad de
su orientación o rotación: balanceo, cabeceo y guiñada). Al amarrar
un barco, en particular un barco masivo, es deseable tener un grado
de flexibilidad en el dispositivo de amarre, para evitar las cargas
de impacto que se pueden producir en cualquier dirección.
Adicionalmente, al cargar un barco, por ejemplo, a menudo es
deseable controlar y variar la posición de proa a popa del barco
con relación al muelle, con el fin de controlar la posición a través
del buque.
NL-A-8600973
describe un dispositivo de amarre por el que el sistema montado en
muelle y el dispositivo de unión al barco proporcionan de forma
cooperante el necesario movimiento traslacional en tres ejes. Sin
embargo, limitar la unidad montada en el muelle y los medios de
unión al barco a movimiento en menos de tres dimensiones, crea una
deformación innecesaria en las partes del sistema cuando el barco se
mueve en la dirección limitada.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de amarre que coloca automáticamente un
primer objeto grande con relación a un segundo objeto grande, con
control preciso de la posición de proa a popa y por el través del
buque del primer objeto con respecto al segundo objeto, y dicho
dispositivo amortigua elásticamente las fuerzas de amarre ejercidas
entre los dos objetos.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de amarre que proporciona un control
incrementado del movimiento del primer objeto grande con relación
al segundo objeto, en comparación con dispositivos de amarre
conocidos en la técnica.
Otro objeto de la presente invención es resolver
los problemas anteriores con respecto a colocar un primer objeto
grande con relación a un segundo objeto grande o proporcionar al
público una opción útil.
Otros aspectos y ventajas de la presente
invención serán evidentes por la descripción siguiente dada a modo
de ejemplo solamente.
Según la presente invención se facilita un robot
de amarre para fijación soltable a una superficie de un primer
objeto móvil, pudiendo montarse el robot de amarre en un segundo
objeto, moviéndose dicho primer objeto en respuesta a la aplicación
de fuerzas externas, con relación al segundo objeto, movimiento que
mueve el primer objeto de una posición operativa predeterminada,
incluyendo el robot de amarre:
un elemento de unión por atracción para enganche
soltable con dicha superficie; y
una unidad de movimiento, a la que el elemento
de atracción está fijado pivotantemente, incluyendo dicha unidad de
movimiento una capacidad para tres grados de libertad de movimiento
traslacional, capacidad que es trasladada a través de dicho
elemento de unión a dicha superficie al primer objeto, caracterizado
porque dicha unidad incluye medios mecánicos para proporcionar
fuerzas de restauración elásticas asociadas con al menos cada uno
de los dos grados de libertad del movimiento en el plano
horizontal;
donde los medios mecánicos que proporcionan
dichas fuerzas de restauración operan para hacer volver el elemento
de unión y por ello el primer objeto a dicha posición operativa
predeterminada.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como se ha descrito
anteriormente, donde dicho segundo objeto es móvil o está fijado en
posición.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dicho primer objeto es un barco, y el segundo
objeto se selecciona de: un muelle fijo, un muelle flotante y un
segundo barco.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dicho segundo objeto es móvil o está fijado en
posición.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dicho primer objeto es un barco, y el segundo
objeto se selecciona de: un muelle fijo, un muelle flotante y un
segundo barco.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dicha superficie es el francobordo de un casco
de un barco. Opcionalmente, dicha superficie se puede extender
debajo del francobordo.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dicho primer objeto es uno seleccionado de: un
muelle fijo, un muelle flotante y un primer barco y el segundo
objeto es un barco.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde la fuerza de restauración es proporcional al
desplazamiento del primer objeto de la posición operativa
predeterminada en el plano horizontal.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde los medios de restauración almacenan energía
cuando el primer objeto es desplazado (en respuesta a dichas
fuerzas externas) de la posición operativa predeterminada, y liberan
dicha energía almacenada para hacer volver el primer objeto a la
posición operativa predeterminada.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde el elemento de atracción incluye al menos una
ventosa que tiene una junta estanca elastomérica circunferencial.
El vacío se forma preferiblemente por una bomba de vacío.
Opcionalmente, el robot de amarre incluye dos ventosas.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde la capacidad de los tres grados de libertad de
movimiento de la unidad de movimiento son el movimiento del tipo de
coordenadas polares dependiente de un movimiento traslacional y dos
rotaciones.
Opcionalmente, la capacidad de los tres grados
de libertad de movimiento de la unidad de movimiento es de un
movimiento del tipo de coordenadas cartesianas dependiendo de tres
movimientos de traslación, un movimiento del tipo de coordenadas
cilíndricas dependiente de dos movimientos de traslación y uno de
rotación, y un movimiento del tipo de articulación dependiente de
tres rotaciones.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde la unidad de movimiento usa movimiento de
coordenadas polares e incluye accionadores lineales dispuestos para
proporcionar dicho movimiento traslacional y dos rotaciones.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre como el descrito anteriormente, donde
los accionadores lineales son unidades de cilindro y pistón
accionadas por fluido, o pistones.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde dichos pistones son pistones hidráulicos de
doble efecto, que tienen conexiones de fluido en ambos extremos de
sus cilindros y proporcionan fuerza lineal en sus carreras de
extensión y retracción.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde los medios de restauración incluyen un
acumulador hidráulico.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre sustancialmente como el descrito
anteriormente, donde la unidad de movimiento incluye además:
un brazo de robot con un extremo
telescopizante,
un conjunto de ventosas que está fijado al
extremo telescopizante, incluyendo dicho conjunto al menos una
ventosa; y
un cardán en el que está montado el brazo de
robot.
Preferiblemente, el cardán es una junta de tipo
universal. Alternativamente, el cardán puede ser una junta de tipo
esférico.
Opcionalmente, la unidad de movimiento incluye
además una unidad de montaje con movimiento limitado en una
dirección;
medios amortiguadores para absorber fuerzas
entre el elemento de unión y el montaje.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un robot de amarre como el descrito anteriormente, donde
el conjunto de ventosas está unido al brazo de robot por una junta
universal que permite la rotación limitada del conjunto de ventosas
con relación al brazo de robot perpendicular a su eje.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un sistema de amarre para fijar soltablemente un primer
objeto móvil a un segundo objeto próximo, incluyendo dicho sistema
al menos dos robots de amarre, siendo cada uno sustancialmente como
se ha descrito anteriormente.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un sistema de amarre para fijar soltablemente un primer
objeto móvil a un segundo objeto próximo como se ha descrito
anteriormente, donde dicho primer objeto es un barco y el segundo
objeto es un muelle, y donde los robots de amarre están montados en
la cara delantera y debajo de la parte superior del muelle y son
retráctiles dentro de una línea de protección fijada al muelle.
Opcionalmente, los robots de amarre pueden estar
montados en la parte superior del muelle o debajo del muelle.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un sistema de amarre incluyendo dos o más robots de amarre
como se ha descrito anteriormente donde las condiciones operativas
de cada robot de amarre son controladas y supervisadas
centralmente.
Según otro aspecto de la presente invención se
facilita un sistema de amarre incluyendo dos o más robots de amarre
como se ha descrito anteriormente donde el control y la supervisión
de los robots de amarre son realizados por un sistema de control
conectado a las alarmas del barco.
Ventajosamente, este dispositivo de amarre es de
operación y mantenimiento simple y efectivo, carece de interferencia
con el equipo y los mecanismos utilizados en las operaciones de
carga y descarga, y requiere mínimo cuidado o ajuste cuando se
usa.
El sistema de amarre también tiene la ventaja de
eliminar la necesidad de maniobras estrechas a la salida del muelle
puesto que los robots de amarre pueden ser usados para empujar un
barco alejándolo del muelle. Como con el proceso de amarre, la
salida es automatizada y puede ser controlada a distancia.
Adicionalmente, el uso de fuerzas elásticas de
restauración en el plano horizontal y el grado de control resultante
del movimiento del barco cuando está amarrado, resultando dicho
movimiento del barco de fuerzas aplicadas externamente, se
incrementa en gran medida con respecto a los dispositivos de amarre
de la técnica anterior.
Otros aspectos de la presente invención serán
evidentes por la descripción siguiente que se da a modo de ejemplo
solamente y con referencia a los dibujos acompañantes en los
que:
La figura 1 es una vista esquemática
tridimensional de un brazo de robot de una primera realización
preferida de un robot de amarre de la presente invención.
La figura 2 es una vista gráfica de la primera
realización preferida del robot de amarre de la presente
invención.
La figura 3 es una vista despiezada del robot de
amarre de la figura 2.
La figura 4 es una vista en alzado lateral de
una segunda realización preferida del robot de amarre de la
presente invención.
La figura 5 es una vista en alzado frontal del
robot de amarre de la figura 4.
La figura 6 es una vista en planta del robot de
amarre de la figura 4.
La figura 7 es una vista en alzado lateral de la
primera realización preferida del robot de amarre fijado a un
muelle.
Y la figura 8 es una vista en planta del
dispositivo de amarre de la presente invención.
Con referencia a la figura 1, una primera
realización preferida de un robot de amarre 100 de la presente
invención (ilustrado esquemáticamente) está fijada a un muelle 50 y
puede estar fijada al casco 51 de un barco por medio de ventosas 1.
El robot de amarre 100 incluye un brazo de robot 10, que tiene tres
grados de libertad traslacional para colocar las ventosas 1 en
cualquier lugar dentro de una envolvente operativa tridimensional
20. El brazo de robot 10 realiza un movimiento telescopizante a lo
largo de eje Z y está fijado en un extremo en un cardán 11 para
rotación alrededor de dos ejes ortogonales X y Y, que son
sustancialmente vertical y horizontal, respectivamente.
La figura 2 ilustra esta primera realización
preferida del robot de amarre 100, que incluye un bastidor de
montaje 30 fijado al muelle 50. El brazo de robot 10 está fijado por
medio del cardán 11 (figura 1) al bastidor de montaje 30, y
sobresale a través de un agujero que se extiende verticalmente 33 en
un bastidor secundario 31 que está conectado deslizantemente al
bastidor de montaje 30. El bastidor secundario 31 realiza el
accionamiento generalmente horizontal del brazo de robot 10 y tiene
un grado limitado de movimiento deslizante a lo largo de un eje
horizontal con relación al bastidor de montaje 30 e incluye un aro
montado pivotantemente 34 (véase también la figura 3) que define el
agujero 33.
La figura 3 es una vista despiezada del robot de
amarre 100, donde cada ventosa 1 tiene una junta estanca
circunferencial 2 que se presenta hacia el casco 51 (figura 1). La
junta estanca 2 es de un tipo descrito en la solicitud en
tramitación basada en la solicitud de patente de Nueva Zelanda
número 501394 (cuya descripción se incorpora aquí por referencia).
Los tubos de vacío unidos, las válvulas, la fuente de vacío y los
controles, etc, no se representan, para mayor claridad. Las
ventosas 1 están dispuestas en una serie horizontal soportada por
un elemento horizontal 4. El elemento 4 es una sección hueca y
también actúa como un depósito de vacío para las ventosas 1. Para
que las ventosas 1 se puedan conformar a la forma del casco 51 y
acomodar el desplazamiento rotacional del barco, el elemento 4 está
montado al brazo de robot 10 alrededor de una junta universal 5,
para rotaciones perpendiculares al eje del brazo de robot 10. El aro
34 está fijado pivotantemente al bastidor secundario 31 por
cojinetes que permiten la rotación alrededor de un eje vertical V.
Las ventosas 1 están fijadas al elemento 4 por pivotes 6 que
proporcionan rotación limitada de las zapatas de vacío 1 alrededor
de un eje generalmente vertical.
El movimiento telescopizante del brazo de robot
10 es movido por un pistón hidráulico de doble efecto 21, que tiene
un transductor de posición 122. El brazo de robot 10 pivota
alrededor del eje Y para realizar el movimiento de subida y bajada
general de las ventosas 1. Éste es controlado por un pistón
hidráulico de doble efecto 22, cuyos dos extremos están fijados
pivotantemente, un extremo al bastidor de montaje 30 y el otro
extremo al brazo de robot 10. La rotación alrededor del eje Z
realiza generalmente movimiento de proa a popa y es controlado por
un pistón hidráulico de doble efecto 23, cuyo extremo está fijado al
bastidor de montaje 30 y el otro extremo al bastidor secundario 31.
Transductores de posición rotativos 37, 38 están montados alrededor
del cardán 11 para detectar la rotación alrededor de los ejes X e Y,
respectivamente.
El sistema hidráulico (no representado) para
accionar los pistones 21 y 23 para controlar la posición de las
ventosas 1 en el plano horizontal incluye un acumulador
hidroneumático para almacenar el exceso de energía cuando aumenta
la presión en los pistones 21 y 23 y liberarla cuando la presión
cae. Ambos lados de cada pistón de doble efecto 21 y 23 están
conectados al acumulador a través de válvulas de control. Las
válvulas permiten conectar o desconectar el acumulador del sistema
en conjunto e incluyen medios para detectar qué lado del pistón 21
y 23 es presurizado por fuerzas de amarre y dirigir fluido del lado
presurizado al acumulador. Ambos lados del émbolo 22 están
provistos de válvulas que, cuando están abiertas, permiten que fluya
libremente fluido a y de un depósito hidráulico, proporcionando por
ello un modo operativo de "flotación libre".
Una segunda realización preferida del robot de
amarre 200 se representa en la figura 4, donde los tres grados de
libertad traslacional son proporcionados por medio de un movimiento
del tipo de coordenadas cilíndricas dependiente de dos movimientos
de traslación y uno rotación. Se representa un par de robots 200,
teniendo cada uno ventosas 1 conectadas a un brazo telescópico de
robot 210 para movimiento lineal a lo largo de su eje Z. El brazo
de robot 210 está fijado pivotantemente a un carro (no representado)
para rotación alrededor de un eje vertical X y el carro propiamente
dicho puede ser movido a lo largo de un eje vertical A.
La figura 5 representa columnas verticales 90,
en las que se mueve el carro (no representado), extendiéndose las
columnas 90 por encima y por debajo de la superficie del muelle D.
Cada carro está contrapesado por medio de cables 94 fijados a
través de poleas 91 a contrapesos (no representados), y es movido
hacia arriba y hacia abajo por medio de un cable de accionamiento
en bucle 92 conectado a un cabrestante 93.
Con referencia a la figura 6, junto a cada
columna 90 hay un tubo 95 que se extiende verticalmente y encierra
el contrapeso (no representado). Un par de ruedas 98 a ambos lados
del carro 97 lo soportan en la columna 90. El carro 97 tiene un
pivote 99, que define el eje X, alrededor del que el brazo de robot
10 se pivota por medio de un pistón hidráulico de doble efecto 223.
El brazo de robot 210 es telescopizado por un pistón hidráulico de
doble efecto 221. Los pistones 221, 223 están conectados a un
acumulador hidroneumático, de la manera descrita anteriormente.
Con referencia a la figura 7, la primera
realización preferida del robot de amarre 100 se representa montada
en un muelle fijo 50. Un rango de tamaños de barco S puede ser
alojado por el muelle 50, que puede estar fijo o flotando.
Un sistema de amarre 500 incluye preferiblemente
dos o más robots de amarre 100, como se ha descrito anteriormente.
Opcionalmente el sistema de amarre puede incluir robots 200 o ambos
robots 100 y 200. Opcionalmente protectores de absorción de energía
F, del tipo conocido pueden ser retenidos a intervalos a lo largo de
la cara delantera del muelle 50. Los robots de amarre 100 están
montados en la cara delantera y debajo de la parte superior del
muelle 51 de manera que no interfieran con las operaciones de carga
y descarga. Se apreciará que el sistema de amarre 100 puede
igualmente estar fijado a un barco S, permitiendo fijar el barco S a
una superficie unida al muelle 51 u otro barco S.
En el sistema de amarre 500 varios robots de
amarre 100 están conectados por líneas de servicio 131 a una sola
unidad de potencia/control 30 montada en el muelle 50. La unidad de
potencia/control 30 suministra señales de control al robot de
amarre 100 y proporciona medios para mover los pistones 21, 22, 23
(figura 3) y las ventosas 1 (figuras 1-3). También
recibe señales de realimentación que indican las condiciones
operativas de cada robot de amarre 100. Se puede suministrar
indicaciones de realimentación posicionales del robot de amarre 100
a otros sistemas, por ejemplo, sistemas de carga automáticos que
requieren información acerca de la posición del barco S.
Preferiblemente el sistema de amarre 100 opera automáticamente en la
secuencia a describir a continuación, controlándose esta operación
a distancia de la costa o el barco S por una unidad 32.
La operación del robot de amarre (100, 200) se
describe aquí a continuación con referencia a las figuras 7 y 8.
Para fijar un barco S, el brazo de amarre (10, 210) se extiende
generalmente perpendicular a la cara delantera de amarre de la zona
de muelle. En la operación, cuando el barco S se aproxima al muelle
50, el brazo de robot (10, 210) extiende las ventosas 1 hacia el
casco del barco S. El barco S se coloca de manera que las ventosas
1 enganchen una sección plana del casco.
El supuesto de que el lado del barco sea
sustancialmente plano no es crítico para la operación del robot de
amarre (100, 200) dado que los pivotes (5, 3) permiten girar las
ventosas 1 para conformarlas a la curva del casco del barco S.
Aunque algunos barcos tienen lados ligeramente redondeados para
mayor navegabilidad, para la mayoría de los barcos contenedores (en
particular) este supuesto es válido, excepto posiblemente cerca de
la proa y popa del barco. Esto es porque los barcos diseñados para
estibar contenedores tienen lados planos para usar el espacio
eficientemente, y la proa y la popa del barco no se utilizan para
amarre.
Sensores de un tipo conocido (no representado)
indican enganche con el casco. Las ventosas 1 son accionadas
posteriormente para fijar el barco S de manera conocida. Con ambos
robots de amarre (100, 200) fijados, el barco S es movido
automáticamente a una posición de amarre (no representada) que lo
mantiene a una distancia preestablecida (pero variable) del muelle
50. Esta posición es la posición operativa preferida o
predeterminada.
Con referencia a la primera realización
preferida, y las figuras 1-3, la operación de cada
robot de amarre 100 mantiene el barco S, dentro de ciertos límites
en la posición de amarre en respuesta a las condiciones cambiantes
del viento, la marea, el oleaje y el desplazamiento. Si cada robot
de amarre 100 es demasiado rígido para permitir el movimiento del
barco S de proa a popa, a través del barco y también en el cabeceo,
el balanceo y la guiñada, entonces se podría producir fallo del
vacío en las ventosas 1 o del casco del barco.
Al lograr la posición de amarre (o posición
operativa predeterminada), las bombas hidráulicas para accionar los
pistones (21, 22, 23) se paran, se corta el acumulador a las líneas
al pistón 21 y 23 y el movimiento vertical del émbolo 22 sea
conmutado a modo de libre flotación permitiendo que el robot de
amarre (y por ello el barco S) suba y baje con la marea, el estado
de carga, etc. Una vez en la posición de amarre, se regula la
presión en cada lado del pistón de las unidades 21 y 23 de tal
manera que el movimiento del brazo de robot 10 en cualquier
dirección en el plano horizontal lejos de la posición de amarre dé
lugar a una fuerza proporcional que actúa para restablecer el brazo
10 a la posición operativa predeterminada, y así volver el barco S a
la posición de amarre.
El movimiento en el plano horizontal desde la
posición de amarre predefinida dará lugar a presurización del
fluido en el acumulador que suministra presión hidráulica a los
pistones (21, 23) que tiende a restablecer el brazo 10 en la
posición operativa predeterminada y por ello el barco S a la
posición de amarre. La presión máxima del émbolo, y por lo tanto la
máxima carga que puede aplicarse a las ventosas 1, se limita a un
nivel de seguridad por debajo de la capacidad de carga de las
ventosas 1. En condiciones severas, si el recorrido de los pistones
21, 22, 23 se aproxima a su límite bajo presión operativa máxima, se
indica una condición de alarma, que permite que el capitán del
barco o las autoridades portuarias realicen acciones de emergencia.
Todas las demás condiciones operativas también son supervisadas y
conectadas preferiblemente a las alarmas del barco.
El émbolo 22 permite que el barco S suba y baje
con relación al muelle 51. Opcionalmente, el método de amarre el
barco S incluye un primer paso de seleccionar inicialmente la altura
de las ventosas 1, dependiendo del estado de la marea y el estado
de carga del barco S. El émbolo 22 es operado entonces para mover
las ventosas 1 a dicha altura. De esta forma se puede reducir el
recorrido vertical necesario para acomodar la plena autonomía de
los barcos S.
Con referencia a las figuras 4 y 5, en la
operación de la segunda realización preferida del robot de amarre
200, la acción elástica en el plano horizontal se realiza de manera
similar a la descrita anteriormente con respecto a la primera
realización preferida del robot de amarre 100. Los dos pistones 221
y 223 están conectados a un acumulador. El movimiento vertical del
carro 97 es controlado permitiendo que el robot de amarre 200 suba
y baje libremente. Se apreciará que el robot de amarre 200, en
comparación con el robot de amarre 100, proporciona un mayor rango
de operación vertical y por ello es capaz de acomodar variaciones
más grandes en esta dirección, debido a carga y flujo de la marea,
etc.
Los robots de amarre 100, 200 pueden incluir
opcionalmente medios para absorber y/o amortiguar elásticamente
fuerzas de amarre sustancialmente verticales para proporcionar la
mayor estabilidad, en particular con respecto al balanceo y cabeceo
del barco S. Por ejemplo, ésta se puede obtener por medio de
amortiguadores (no representados) conectados al brazo de robot 10 o
a través de los elementos de accionamiento que controlan el
movimiento vertical, el émbolo 22 y chigre/cable 92, 93 en las dos
realizaciones preferidas respectivamente.
Incluso proporcionando la resiliencia descrita,
el barco S se mantiene más rígidamente en la posición de amarre por
estos sistemas de amarre (100, 200) que por el método tradicional
(línea de amarre). Además, no solamente se evita la abrasión de la
pintura y daño por impacto del barco S, sino que esta mayor
estabilidad también es ventajosa al transferir la carga entre el
barco S y la costa. Adicionalmente, se ha hallado en la práctica
que el sistema de amarre (100, 200) consume menos energía para
amarrar un barco S que los sistemas que usan dispositivos tensores
automáticos para controlar las líneas de amarre.
El sistema de amarre (100, 200) también elimina
la necesidad de maniobras estrechas a la salida del muelle 51
puesto que el robot de amarre 100 puede ser usada para empujar el
barco S alejándolo del muelle 51. Como el proceso de amarre, la
salida es automatizada y controlada a distancia por la unidad
32.
Aunque la invención se ha descrito con
referencia a un muelle fijo 50, se apreciará que el muelle puede ser
un muelle flotante o que el muelle puede ser sustituido por un
segundo barco. Igualmente la invención anterior se ha descrito con
el sistema de amarre 500 fijado al muelle 51. Se apreciará que el
sistema de amarre se puede fijar al barco móvil.
Igualmente, la realización anterior de la
invención se realiza en un sistema de acoplamiento para barco; se
apreciará que la invención tiene otras aplicaciones; por ejemplo, el
acoplamiento de un objeto a otro debajo del agua, o en otros
entornos. En tales situaciones será evidente que el uso del término
plano "horizontal" no es limitativo, sino que se usa como
referencia para facilitar la definición del plano del movimiento de
restauración con relación a la orientación del objeto que es el
muelle y/o con relación a cualquier fuerza constante (en el ejemplo
anterior, la gravedad).
Se ha descrito aspectos de la presente invención
a modo de ejemplo solamente y se deberá apreciar que se puede hacer
modificaciones y adiciones en ella sin apartarse de su alcance.
Claims (27)
1. Un robot de amarre (100) para fijación
soltable a una superficie de un primer objeto móvil (51), pudiendo
montarse el robot de amarre en un segundo objeto (50), moviéndose
dicho primer objeto en respuesta a la aplicación de fuerzas
externas, con relación al segundo objeto, movimiento que mueve el
primer objeto de una posición operativa predeterminada, incluyendo
el robot de amarre:
un elemento de unión por atracción (1) para
enganche soltable con dicha superficie; y
una unidad de movimiento (10), a la que el
elemento de atracción está fijado pivotantemente, incluyendo dicha
unidad de movimiento una capacidad para tres grados de libertad de
movimiento traslacional, capacidad que es trasladada a través de
dicho elemento de unión (1) a dicha superficie al primer objeto
(51), caracterizado porque dicha unidad incluye medios
mecánicos para proporcionar fuerzas de restauración elásticas
asociadas con al menos cada uno de los dos grados de libertad del
movimiento en el plano horizontal;
donde los medios mecánicos que proporcionan
dichas fuerzas de restauración operan para hacer volver el elemento
de unión y así el primer objeto a dicha posición operativa
predeterminada.
2. Un robot de amarre según la reivindicación 1,
donde dicho segundo objeto (50) es móvil o está fijado en
posición.
3. Un robot de amarre según la reivindicación 1
o la reivindicación 2, donde dicho primer objeto (51) es una
embarcación flotante, y el segundo objeto (50) se selecciona a
partir de: un muelle fijo, un muelle flotante y un segundo
barco.
4. Un robot de amarre según la reivindicación 3,
donde dicha superficie es una porción sustancialmente plana del
casco de dicho barco.
5. Un robot de amarre según la reivindicación 4,
donde dicha superficie es el francobordo del casco de dicho
barco.
6. Un robot de amarre según la reivindicación 1
donde dicho primer objeto es uno seleccionado de: un muelle fijo,
un muelle flotante y un primer barco y el segundo objeto es un
barco.
7. Un robot de amarre según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde la fuerza de restauración es
proporcional al desplazamiento del primer objeto de la posición
operativa predeterminada en el plano horizontal.
8. Un robot de amarre según la reivindicación 7,
donde los medios mecánicos almacenan energía cuando el primer
objeto es desplazado en respuesta a la operación de dichas fuerzas
externas, de la posición operativa predeterminada, y dichos medios
mecánicos liberan dicha energía almacenada para hacer volver el
primer objeto a la posición operativa predeterminada.
9. Un robot de amarre según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el elemento de atracción (1)
incluye al menos una ventosa que tiene una junta estanca
elastomérica circunferencial.
10. Un robot de amarre según la reivindicación
9, donde el robot incluye una bomba de vacío para operar y formar
el vacío dentro del o cada ventosa.
11. Un robot de amarre según la reivindicación 9
o la reivindicación 10, donde el robot de amarre incluye dos
ventosas.
12. Un robot de amarre según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde la capacidad de los tres grados
de libertad de movimiento de la unidad de movimiento son de un
movimiento del tipo de coordenadas cartesianas dependiente de tres
movimientos de traslación, un movimiento del tipo de coordenadas
cilíndricas dependiente de dos movimientos de traslación y uno de
rotación, y un movimiento del tipo de articulación dependiente de
tres rotaciones.
13. Un robot de amarre según cualquiera de las
reivindicaciones a 1 a 11, donde la capacidad de los tres grados de
libertad de movimiento de la unidad de movimiento es movimiento del
tipo de coordenadas polares dependiente de un movimiento
traslacional y dos rotaciones.
14. Un robot de amarre según la reivindicación
13, donde la unidad de movimiento usa movimiento de coordenadas
polares e incluye accionadores lineales (21, 23) dispuestos para
realizar dicho movimiento traslacional y dos rotaciones.
15. Un robot de amarre según la reivindicación
14, donde los accionadores lineales (21, 23) son unidades de
cilindro y pistón accionados por fluido.
16. Un robot de amarre según la reivindicación
15, donde los pistones son pistones hidráulicos de doble efecto,
que tienen conexiones de fluido en ambos extremos de los cilindros
respectivos, y dichos pistones proporcionan fuerza lineal en sus
carreras de extensión y retracción.
17. Un robot de amarre según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde los medios mecánicos incluyen
un acumulador hidráulico.
18. Un robot de amarre según alguna de las
reivindicaciones precedentes, donde la unidad de movimiento incluye
además:
un brazo de robot (10) con un extremo
telescopizante;
un conjunto de ventosas que está fijado al
extremo telescopizante, incluyendo dicho conjunto al menos una
ventosa (1); y
un cardán (1) en el que el brazo de robot está
montado.
19. Un robot de amarre según la reivindicación
18, donde el cardán (1) se selecciona de una junta universal y una
junta esférica.
20. Un robot de amarre según la reivindicación
18 o la reivindicación 19, donde la unidad de movimiento incluye
además:
una unidad de montaje con movimiento limitado en
una dirección; y
medios amortiguadores para absorber fuerzas
entre el elemento de unión y el montaje.
21. Un robot de amarre según la reivindicación
18 donde el conjunto de ventosas está unido al brazo de robot por
una junta universal que permite la rotación limitada del conjunto de
ventosas, con relación al brazo de robot, perpendicular a su
eje.
22. Un sistema de amarre para fijar
soltablemente un primer objeto móvil a un segundo objeto próximo,
incluyendo dicho sistema un robot de amarre según la reivindicación
1.
23. Un sistema de amarre para fijar
soltablemente un primer objeto móvil a un segundo objeto próximo,
incluyendo dicho sistema al menos dos robots de amarre, siendo cada
robot de amarre según la reivindicación 1.
24. Un sistema de amarre según la reivindicación
22 o la reivindicación 23 donde dicho primer objeto es un barco y
el segundo objeto es un muelle, y donde el o cada robot de amarre
está montado en la cara delantera y debajo de la parte superior del
muelle y es retráctil dentro de una línea de protección fijada al
muelle.
25. Un sistema de amarre según la reivindicación
24, donde cada dicho robot está montado debajo de la superficie de
trabajo del muelle.
26. Un sistema de amarre según la reivindicación
23 o la reivindicación 24, donde las condiciones operativas de cada
robot de amarre son controladas y supervisadas centralmente.
27. Un sistema de amarre según la reivindicación
23 o la reivindicación 22, donde el sistema incluye además el
control y la supervisión del o de cada robot de amarre, estando
conectados dichos controles a alarmas en el barco.
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