ES2332015T3 - Cabrestante. - Google Patents

Abstract

Cabrestante provisto de un tambor de cable (1) y una unidad motor (4) para el tambor (1); el cabrestante dispone de un cable enrollable (12) y un dispositivo de guía del cable (2, 3, 10, 11), elementos que durante el funcionamiento permiten que la caída del cable (9) permanezca en un punto de caída fijo, hallándose los componentes del cabrestante, sobre todo el tambor (1) y la unidad motora (4), dispuestos en un bastidor común (6) y emplazados de modo relativo con respecto al punto fijo de caída del cable de tal manera que las fuerzas gravitatorias generadas por ellos quedarían compensadas al menos en un eje ortogonalmente a la dirección de la caída del cable (9), en principio vertical; caracterizado por que el dispositivo de guiado del cable (2, 3) dispone de un sistema enrollador (2) provisto de un rodillo de guiado, que conduce el cable hasta el punto vertical de caída (9) y el tambor de cable (1) se halla dispuesto en dirección vertical durante el funcionamiento.

Description

Cabrestante.

La invención hace referencia a un cabrestante según las especificaciones generales expuestas en la reivindicación 1.

Los cabrestantes se emplean en numerosas aplicaciones, desde grúas municipales hasta el vuelo sin motor. Casos particulares de uso los encontramos también en dispositivos elevadores para almacenes automatizados, en eventos públicos y la industria del espectáculo.

El cabrestante convencional en casi todas estas aplicaciones consiste en un tambor en torno al cual se enrolla el cable o un grupo de cables, formando una capa de devanado o varias. El tambor del cable gira sobre un eje sostenido a su vez por un bastidor o soporte, el cual la mayor parte de las veces se encuentra fijado al piso. Un motor, generalmente eléctrico, dispuesto en el mismo cabrestante o junto a él, hace girar el tambor del cable mediante las transmisiones reductoras correspondientes, moviendo así la carga de la cual tira el cable por el procedimiento de enrollar o desenrollarlo.

El enrollado y desenrollado del cable requiere con frecuencia el concurso de dispositivos especiales que aseguren un devanado uniforme. El tambor puede quedar detenido, además, por un freno, con el fin de evitar la caída de la carga en caso de un fallo en el motor. Esta función reviste especial interés en la industria del espectáculo, cuyos dispositivos disponen de frenos dobles para una mayor seguridad.

Para levantar y bajar cargas es necesario que durante el movimiento del cable la carga no se desplace en dirección ortogonal a la de devanado. Este objetivo se puede alcanzar de varios modos.

Uno de ellos consiste en utilizar cabrestantes de uno o más cables en combinación con un rodillo de cable de posición fija, guardando este con respecto al tambor del cable una distancia lo suficientemente grande como para permitir un devanado del cable sobre el tambor correcto y conforme a las normativas.

También se emplean cabrestantes de varios cables con desenrollado directo en combinación con un polipasto, hallándose los cables enrollados con movimiento compensatorio dos a dos. De esta manera la carga no experimenta en su posición variaciones ortogonales a la dirección de arrastre pese a los tirones oblicuos producidos durante el devanado.

Con cabrestantes de uno solo o de varios cables provistos de mecanismo de arrastre y devanado directo del cable, se puede hacer que el cabrestante se desplace en una longitud igual a la pendiente de devanado, de manera que el devanado del cable y con él la carga permanezcan en su posición siempre alineados con la dirección de arrastre.

Finalmente también se pueden utilizar cabrestantes de uno o varios cables en los que los rodillos y/o tambores del dispositivo de devanado experimenten en cada vuelta un desplazamiento igual al de la pendiente de devanado. Lo que se desplaza no es todo el cabrestante, sino tan solo el rodillo de cable que va alojado dentro de aquel, con el efecto final de que el movimiento del cable y por consiguiente la carga permanecen alineados con la tracción.

En el supuesto de necesitar una variante capaz de desplazarse en dirección horizontal mientras tira de una carga en dirección vertical, al efecto de desplazar la carga o de poder utilizar el dispositivo de arrastre en dos posiciones distintas se puede proceder de dos modos diferentes: Bien disponiendo de un sistema de traslación con más de dos rodillos dispuesto en el techo o en el suelo mediante guías, bien mediante un carro provisto de bridas inferiores de apoyo. El método basado en el carro con brida inferior resulta más ventajoso desde un punto de vista económico; por ello lo emplean con preferencia los fabricantes de dispositivos elevadores convencionales, como por ejemplo trenes de cadenas o cabrestantes.

Este sistema convencional plantea algunos inconvenientes, como por ejemplo el que los cabrestantes ejercen una carga irregular sobre los perfiles metálicos de la guía, lo cual obliga a instalar nervaduras y refuerzos correspondientes, haciendo problemático el empleo de soportes de guía con perfil en forma de I.

Los cabrestantes de los tipos anteriormente señalados con devanado vertical del cable, cuando van instalados en el piso, precisan para su funcionamiento por un lado de cierta distancia entre los tambores de cable y por otra de una superficie de montaje relativamente amplia, de modo que no resulta posible disponer los útiles elevadores muy cerca unos de otros.

Por la patente WO 2004/056690 conocemos un cabrestante del tipo anteriormente señalado, el cual consiste en un cabrestante montado en posición horizontal, cuyo cable es conducido a través de varios rodillos de guía y un garfio sujeto en el extremo hasta un centro de gravedad en el que se anulan todas las fuerzas y cargas en estado horizontal.

Este invento tiene el propósito de proporcionar un cabrestante con devanado puntual del cable en dirección principalmente vertical, de manufactura compacta y carácter móvil capaz de compensar cualquier carga a que se vea sometido su dispositivo de desplazamiento.

El cometido del presente invento se resuelve de manera óptima a través de un cabrestante con las características indicadas en la reivindicación independiente 1. Otras versiones ventajosas del cabrestante conforme a la invención figuran expuestas en las reivindicaciones dependientes.

El cabrestante conforme a la invención proporciona la ventaja de que el centro de gravedad del cabrestante resultante de su propio peso y la carga útil generalmente y con independencia de la carga colgada y la posición de la misma, solo varía por efecto del propio peso del cable arrollado. Al disponer el dispositivo de guiado del cable de un sistema de devanado con rodillos de control que conducen el cable hasta el punto de caída para el devanado vertical, el dispositivo de guía genera un efecto de fijación del punto de caída para el devanado vertical al mismo tiempo que hace posible un devanado regular del cable. Con lo cual resulta posible construir el aparato en estructuras compactas, pues el mecanismo de devanado se encarga de cumplir ambas funciones.

En el cabrestante de la invención que se presenta no son necesarios los rodillos bloqueados, que dificultan el montaje de múltiples aparatos juntos. Además la disposición compensatoria de elementos del cabrestante en relación con las fuerzas actuantes impiden que la suspensión y en particular los perfiles I sin resistencia a la torsión que sirven como guías en un carro con bridas de apoyo experimenten torceduras, lo cual puede llevar a un funcionamiento defectuoso y producir daños en el equipo.

La disposición vertical del tambor del cable, independientemente de que el artefacto esté equilibrado, presenta la ventaja de que incluso en tambores de escaso diámetro el peso propio del tambor del cable y de los elementos de propulsión es reducido, permitiendo un montaje compacto sobre el terreno merced a la disposición vertical del tambor. Esto permite la fabricación de cabrestantes compactos y ligeros en una modalidad novedosa para aplicaciones de arrastre móviles.

La innovación del invento reivindicado consiste en que el centro de gravedad del cabrestante es vigilado de manera constante y el dispositivo se anticipa a él de manera precisa. Este centro de gravedad entre el peso propio y la carga útil solamente varía en función del peso propio del cable bobinado, independientemente de la carga y la posición de la carga. Esto es aplicable al menos en una dirección transversal al eje longitudinal del soporte en I, caso de haberlo por encima.

Al efecto de lograr que todas las ruedas de un polipasto colocado por encima reciban una solicitación homogénea para todas las combinaciones de carga, el centro de gravedad apenas deberá desplazarse sobre el eje longitudinal del soporte I. Esto permitirá una distribución regular en la solicitación mecánica de las ruedas en movimiento sobre un transportador de cinta con soportes en I, así como mayor seguridad de funcionamiento con superficies de montaje reducidas.

Esta manera de construir el cabrestante conforme al invento, con un centro de gravedad prácticamente invariable, hace posible utilizar el dispositivo asimismo en posiciones horizontales fijas, sin carro de desplazamiento, así como un montaje económico del útil elevador en posiciones colgantes, ya que en la estructura de los soportes no se generan pares de giro, o en cualquier caso mínimos. También hace posible una fabricación compacta del útil elevador con superficies de montaje pequeñas para funcionamiento estacionario.

Cuando en este contexto se dice que en general el centro de gravedad coincide con el eje del punto de caída para el desenrollado vertical del cable ha de tenerse en cuenta que una compensación de fuerzas laterales al 100%, por mucho que constituya nuestro objetivo, resulta imposible de alcanzar en la práctica. La razón de ello reside en que durante el funcionamiento es enrollado y desenrollado por el tambor con fuerzas variables, y su peso propio también es una variable a considerar.

Sin embargo dicho peso propio es relativamente pequeño en relación con el peso total de los otros componentes. Cuando la carga no se balancea y el cable se encuentra enrollado en una posición determinada, entonces el dispositivo se halla próximo a un estado ideal en el que el cabrestante no ejerce ningún par de giro sobre el carro de desplazamiento.

El desarrollo posterior del cabrestante según el presente invento prevé una colocación de los elementos del cabrestante sobre los soportes de tal modo que para un estado de arrollamiento predeterminado, por ejemplo cuando el cable se encuentra enrollado más o menos a la mitad, las componentes de fuerza del peso de los elementos ortogonales al eje del punto de caída para un desenrollado vertical del cable quedan totalmente compensados.

Esta disposición se basa en la suposición de que las diferentes posiciones de funcionamiento del cabrestante se encuentran más o menos en aquella zona caracterizada por el enrollamiento del cable a la mitad de su recorrido sobre el tambor.

De manera conveniente el cabrestante según la invención dispone en la parte de los soportes de una brida para colgar, cuya perforación se encuentra colocada sobre el eje de la caída vertical del cable con el objeto de admitir un dispositivo de suspensión. De este modo las componentes del peso del cabrestante equilibrado quedan recogidas en un punto adecuado a tal fin.

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En una versión ligeramente modificada del cabrestante según el invento, el bastidor dispone en su parte superior de un número de bridas para colgar, cuyas perforaciones se hallan dispuestas de tal modo para la recepción de dispositivos de suspensión, que el cabrestante, y de modo particular los ejes de sus soportes en I, quedan equilibrados al menos en un eje, con independencia de la carga y la posición de la misma. Preferiblemente las perforaciones han de ser simétricas con respecto al eje de caída vertical del cable.

También en esta variante constructiva y en virtud de la disposición equilibrada del cabrestante las fuerzas correspondientes pueden ser recogidas de manera convenientemente uniforme por un dispositivo de suspensión para el cabrestante.

Asimismo el tambor del cable puede tener una posición horizontal durante el funcionamiento, para lo cual el dispositivo de guiado del cable dispone de un sistema de devanado así como al menos de un rodillo de guiado que conduzca el cable hasta el punto desde el que tiene lugar la caída vertical de aquel.

En lo que sigue facilitamos una descripción pormenorizada del invento, sus características y ventajas, a la vista de varios ejemplos de aplicación y con referencia al plano que se acompaña. Figura 1: en ella se muestra el cabrestante inventado con un tambor de cable en montaje vertical.

Como se puede apreciar en la figura 1, el cabrestante exhibe un tambor (1) así como un motor (4) que hace girar el tambor de cable (1); dicho tambor (1) dispone de un cable enrollable (12) y un dispositivo de guiado para el cable (12), el cual se encarga de mantener durante el funcionamiento una caída de cable (9) preferiblemente vertical a partir de un punto fijo.

El tambor (1) está construido dentro de un soporte compacto giratorio en forma de bastidor (6). En un extremo del tambor del cable (1) podemos reconocer el motor (4), en este caso constituido por un bloque modular encajable que incluye motor, freno y generador de impulsos. El par de giro generado por el motor se transmite al bastidor (6) a través de un soporte de torsión que puede ir provisto a su vez de un dispositivo electrónico de medición de carga. Los detalles correspondientes a un motor de este tipo no resultan de interés en el caso que nos ocupa, y es preferible dejárselos al especialista en la materia concreta.

En lo que sigue se facilita una descripción pormenorizada del dispositivo de guía para el cable (12) anteriormente mencionado. Mediante una guía (3) paralela al eje del tambor (1) y a través de un husillo que gira síncrono con el número de revoluciones del tambor de cable (1) se desplaza un dispositivo bobinador (2) contra el tambor (1) de modo síncrono a la caída del cable. El bobinador (2) y la guía (3) generan de la manera descrita un enrollado y/o desenrollado regular del cable (12) en torno al tambor (1).

Como se aprecia en la figura 1, el tambor del cable (1) aparece colocado en posición vertical. El dispositivo bobinador (2) se desplaza síncrono a la caída del cable contra el tambor (1) mediante la guía (3), al efecto de conducir el cable hasta un punto (9) de caída del cable. Entiéndase que el punto de caída del cable permanece inmóvil durante el funcionamiento; en particular no experimenta desplazamientos ortogonales a la dirección vertical de levantamiento durante el proceso de enrollado.

El motor (4) actúa contra un extremo del árbol del tambor de cable (1) generando alrededor de la caída de cable (9) un par de giro opuesto al peso propio del tambor (1). En este caso se prevé la existencia de un dispositivo de control (7) adyacente al tambor (1), dispuesto de tal manera que quede compensado el peso propio referido al punto de caída de cable (9). En la parte inferior del bastidor (6), señalado por la indicación Nr. (8), hay que suponer la presencia de una superficie de montaje o de unos soportes que aquí no figuran representados.

El principal punto de interés reside en que los pesos de todos los elementos que componen el cabrestante, o sea tambor (1), motor (4) y unidad de control (7) así como cualesquiera otros componentes del cabrestante se encuentran distribuidos simétricamente alrededor del eje de la caída vertical (9) de tal manera que el centro de gravedad se halla situado en el plano del eje de la caída de cable (9), o bien en el eje mismo de la caída del cable (9).

Durante el funcionamiento del cabrestante actúan, al menos en dirección transversal al soporte de un carro que pudiera estar situado por encima, exclusivamente fuerzas en dirección de la carga, mientras que habrán desaparecido las fuerzas transversales o pares de giro que podrían afectar negativamente al dispositivo de suspensión o a una pista de desplazamiento habilitada para el cabrestante. Como ya se ha dicho con anterioridad, en la práctica esto se consigue mediante la proximidad, lo cual puede dar lugar a irregularidades despreciables como consecuencia del peso propio del cable (12). Esto dependerá de lo grandes que sea la proporción en el peso total del cable (12) que se enrolla y/o se desenrolla en torno al tambor (1).

El movimiento propio del dispositivo bobinador (3) síncrono al bobinado no molesta durante el funcionamiento, porque tiene lugar en el sentido de tracción dejando el punto de caída vertical (9) del cable en una localización fija sin la ayuda de mecanismos adicionales.

Lo cual no cambia nada, como era de esperar, en cuanto a principios y ventajas de una disposición que permite compensar las diversas componentes gravitatorias que actúan sobre el cabrestante. Tan solo hay que adaptar el tambor, el motor (4), la unidad de control (7) y posiblemente otros elementos del cabrestante en correspondencia con la posición modificada y el emplazamiento del tambor (1), al efecto de lograr la necesaria compensación y mantener el centro de gravedad deseado.

La figura 1 nos permite reconocer en la parte superior del bastidor (6) una brida (5) -indicada esquemáticamente- con una perforación que sirve para colgar el cabrestante de un dispositivo de suspensión. Se puede apreciar que esta perforación se encuentra situada en el eje vertical de la caída del cable (9), al efecto de sujetar el cabrestante fuera de equilibrio por efecto de la gravedad, y en cualquier caso mantenerlo suspendido.

En otra variante del cabrestante de las características descritas y que no se representa aquí, se pueden disponer las mencionadas bridas (5) en la parte superior del bastidor (6), provistas de sus correspondientes perforaciones de paso para admitir dispositivos de suspensión. Tales perforaciones estarían distribuidas de tal modo que el cabrestante quedara equilibrado al menos en una dirección, independientemente de la carga y el posicionamiento de la misma.

De manera conveniente las perforaciones quedarían dispuestas simétricamente con respecto al eje de la caída vertical (9), al efecto de que en la suspensión del cabrestante la disposición simétrica y/o balanceada en relación con las componentes gravitatorias no se viese perturbada y las cargas incidentes pudieran ser recogidas de forma regular.

En todas las variantes de fabricación del cabrestante previamente descritas, al efecto de tener en cuenta al menos de modo parcial las variaciones por efecto del peso propio del cable (12) en diversos estados de enrollamiento del mismo, se puede nivelar el equilibrio en un punto fijo correspondiente a un determinado estado del enrollamiento del cable. Supongamos que durante su funcionamiento un cabrestante soporta principalmente cargas a una altura útil determinada; entonces podría convenir que el cabrestante esté dimensionado de tal modo que a dicha altura (tomada como promedio) también quede compensado el peso propio del cable (12).

Con ello el cable (12) sería conducido directamente por el bobinador (2) a través de los rodillos de guiado correspondientes hasta el punto de caída vertical (9), de modo que la caída del cable no experimentaría traslaciones ortogonales a la dirección de arrastre durante la maniobra de enrollamiento.

Todos los componentes del cabrestante, circuitos electrónicos y unidad de control inclusive, se encuentran dispuestos de tal modo que el centro de gravedad de todas las piezas, sin tener en cuenta el peso propio del cable (12), queda esencialmente compensado en torno al punto de caída vertical (9) del cable. Esto permite que las ventajas descritas con anterioridad sean una característica común a todas las versiones constructivas del invento.

Elementos de la figura

1

Tambor del cable

2

Dispositivo de enrollamiento

3

Guías del dispositivo de enrollamiento

4

Motor

5

Brida con perforación

6

Bastidor

7

Electrónica y unidad de control

8

Superficie de montaje

9

Caída del cable

10

Rodillo de guiado

11

Rodillo de guiado

12

Cable

Claims (6)

1. Cabrestante provisto de un tambor de cable (1) y una unidad motor (4) para el tambor (1); el cabrestante dispone de un cable enrollable (12) y un dispositivo de guía del cable (2, 3, 10, 11), elementos que durante el funcionamiento permiten que la caída del cable (9) permanezca en un punto de caída fijo, hallándose los componentes del cabrestante, sobre todo el tambor (1) y la unidad motora (4), dispuestos en un bastidor común (6) y emplazados de modo relativo con respecto al punto fijo de caída del cable de tal manera que las fuerzas gravitatorias generadas por ellos quedarían compensadas al menos en un eje ortogonalmente a la dirección de la caída del cable (9), en principio vertical; caracterizado por que el dispositivo de guiado del cable (2, 3) dispone de un sistema enrollador (2) provisto de un rodillo de guiado, que conduce el cable hasta el punto vertical de caída (9) y el tambor de cable (1) se halla dispuesto en dirección vertical durante el funcionamiento.

2. Cabrestante conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que la disposición de los elementos del cabrestante sobre el bastidor (6) es tal que el centro de gravedad del cabrestante durante su funcionamiento coincide a grandes rasgos con el eje de caída vertical (9).

3. Cabrestante conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la disposición de los elementos del cabrestante en el bastidor (6) es tal que para un estado preciso de enrollamiento del cable (12), en particular cuando el mismo se encuentra enrollado más o menos a la mitad de su extensión, las componentes gravitatorias de las piezas quedan compensadas por completo en dirección ortogonal al eje del punto de caída (9) y alrededor de este último.

4. Cabrestante conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el bastidor (6) dispone en su parte superior de una brida (5) para colgar, cuya perforación se halla localizada sobre el eje del punto de caída vertical (9) para enganchar en un dispositivo de suspensión.

5. Cabrestante conforme a la reivindicación 4, caracterizado por que en un bastidor (6) provisto de varias bridas (5) para colgar, las perforaciones de las mismas figuran alineadas de tal manera que el cabrestante permanece equilibrado en un eje independientemente de la carga y la posición de la misma.

6. Cabrestante conforme a la reivindicación 4, caracterizado por que en un bastidor (6) provisto de varias bridas (5) para colgar de dispositivos de suspensión las perforaciones de las mismas se encuentran alineadas simétricamente al eje de caída vertical (9) del cable.