ES2413489B1 - Procedimiento y equipo de perforación simétrica de un tubo - Google Patents

Procedimiento y equipo de perforación simétrica de un tubo Download PDF

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    • B23B39/16—Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons
    • B23B39/22—Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons with working-spindles in opposite headstocks

Abstract

Procedimiento y equipo de perforación simétrica de un tubo.#El procedimiento condiciona el avance de las múltiples perforaciones en el tubo para establecer alineaciones de agujeros (27) y (28) que siguen generatrices alejadas en el tubo (26) y son imagen una de la otra. Se utilizan dos herramientas de perforación (23) desplazadas horizontalmente de manera síncrona y opuesta en un eje transversal (P) al eje longitudinal del tubo (26). Una estructura portante (13) deslizable sobre el tubo (26) provee los medios de traslación a las herramientas de perforación (23).

Description

Procedimiento y equipo de perforacion simetrica de un tubo
AMBITO TECNICO
La invención se refiere a un procedimiento de perforación simétrica de un tubo de material plástico sintético y al equipo que procura la perforación múltiple y simétrica de dicho tubo. Más concretamente, este procedimiento y el equipo para su ejecución han sido desarrollados para perforar con precisión tubos de considerable diámetro, entre 400 y 2000 mm, destinados a la construcción de plataformas marinas para cultivo de bivalvos, en las que una pluralidad de estos tubos, ya perforados con agujeros enfrentados en su periferia y convenientemente dispuestos, se mantienen longitudinalmente equidistantes tras ser conectados a tubos de menor diámetro que atraviesan sus perforaciones y con los que forman estructuras reticulares que se complementan para formar estructuras de flotación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La propia solicitante ha venido ensayando equipos para la perforación de sus tubos, avanzando los tubos de material plástico sintético hasta una herramienta única de perforación fija que, con su traslación vertical y transversal al tubo, procura un par de agujeros enfrentados en su periferia. Con las técnicas utilizadas, la imprecisión en el perforado junto a los pobres rendimientos de producción dados por la baja velocidad de corte y la deficiente alineación lograda en las perforaciones efectuadas, ha hecho inviable la producción industrial pretendida. Otras limitaciones surgen, dado el considerable diámetro de los tubos.
Tratando de corregir estas deficiencias, han sido proyectados nuevos equipos de perforación, basados en el avance del tubo para su ataque por la herramienta de perforación mantenida fija. Si bien se han logrado ciertas mejoras productivas, estas formas constructivas se han mostrado ineficaces. Resulta así evidente la necesidad de disponer de un medio por el que los inconvenientes anteriores puedan ser evitados o por el que puedan reducirse al mínimo sus impactos.
OBJETO DE LA INVENCION
En consecuencia ha sido necesario establecer un nuevo procedimiento para perforar los tubos y proyectar un nuevo equipo que realice simétricamente la perforación en el tubo, desplazando horizontalmente a motor una estructura móvil para la perforación a lo largo de un eje de coordenadas sobre una bancada de máquina y las herramientas de perforación desplazables en varios ejes de coordenadas, mejorando la eficacia operativa pretendida y de manera que se asegure la equidistancia y la correcta alineación de los agujeros pretendidos a lo largo del tubo a perforar, además de la adecuada precisión en los mismos.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La invención, según expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de perforación de un tubo y a un equipo para la perforación simétrica de un tubo, a lo largo de dos generatrices alejadas de su periferia, siendo destinado el tubo perforado a la construcción de estructuras flotantes de uso en acuicultura.
Acorde con la invención, el procedimiento de perforación de un tubo considera al tubo estático y a la herramienta de perforación trasladándose a lo largo del tubo, esto es, el tubo amarrado e inmóvil sobre una bancada estática y una herramienta de perforación que se mueve en un eje horizontal en un plano de perforación (P) con un movimiento de avance por traslación axial respecto al tubo y estando animada la herramienta de perforación simultáneamente con un movimiento rotacional y con una traslación perpendicular al tubo en dicho plano de perforación (P) para perforar al menos una porción de tubo. El número de perforaciones en el tubo se determina en función de al menos un parámetro que caracteriza el tubo a perforar seleccionado de entre el grupo que comprende al menos su espesor, su dureza, su densidad, su diámetro, y la longitud del tubo y porque se condiciona el mando de avance de dicha al menos herramienta de perforación en función de este parámetro para realizar la múltiple perforación del tubo en etapas sucesivas estableciendo, al tiempo, una primera alineación de agujeros que sigue una misma generatriz en el tubo y una segunda alineación de agujeros que sigue una generatriz alejada en la periferia del tubo y es imagen de dicha primera alineación de agujeros. Este procedimiento de perforación tiene la ventaja de realizar un múltiple perforado simétrico preciso y de calidad en la periferia del tubo, procurando pares de agujeros enfrentados en generatrices alejadas y en cada una de las cuales los agujeros siguen una alineación precisa.
La ejecución del procedimiento requiere la utilización de al menos dos herramientas de perforación dispuestas según ejes horizontales en el mismo plano de perforación (P), en oposición a ambos lados del tubo, de manera que el desplazamiento de las herramientas de perforación en dichos ejes en el plano de perforación (P) permita ser ordenado de manera síncrona y opuesta. Con la utilización operativa y simultánea de al menos dos herramientas de perforación se influye en la rapidez y precisión del resultado requerido.
El equipo para la perforación simétrica de un tubo, a lo largo de dos generatrices alejadas de su periferia, incluye una bancada fija en la que está inmóvil el tubo y sobre cuyas guías longitudinales se desplaza la estructura portante de las herramientas de perforación, automáticamente regulables en altura sobre montantes enfrentados en los laterales de la estructura portante, conectadas a cilindros de un medio de presión para su avance y retroceso y dotadas con
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motorización independiente aunque sincronizada, al objeto de lograr una perforación rápida, simétrica y precisa de las alineaciones de agujeros requeridas.
Sustancialmente, el equipo de perforación simétrica de un tubo se requiere controlado por programa, comprendiendo este equipo al menos: una herramienta de perforación en la estructura portante dispuesta en un eje horizontal en el plano de perforación (P) predeterminado; unos primeros medios de arrastre de la herramienta de perforación en traslación axial sincronizados y paralelos a dicho tubo para situar la herramienta de perforación en disposición de perforar al menos una porción de tubo y previstos en ambos laterales de la bancada; y unos segundos medios de arrastre de la herramienta de perforación en traslación vertical y perpendicular al tubo y se requiere con medios de condicionado dispuestos para mandar dichos primeros medios de arrastre en función de al menos un parámetro que caracteriza dicho tubo a perforar seleccionado de entre el grupo que comprende al menos su espesor, su dureza, su densidad, su diámetro, su longitud y de manera discontinúa desplaza la herramienta de perforación longitudinalmente en paralelo a dicho tubo para situarla en posiciones sucesivas frente a la periferia del tubo a fin de efectuar la perforación múltiple del tubo en varias etapas sucesivas, estando dichos medios de condicionado previstos asimismo para mandar a los segundos medios de arrastre en función del posicionamiento de la herramienta de perforación procurado por dichos primeros medios de arrastre.
Convenientemente y al objeto de procurar la equidistancia y correcta alineación de los agujeros pretendidos a lo largo del tubo, el equipo de perforación dispone al menos dos herramientas de perforación según ejes horizontales en un mismo plano de perforación (P), previstas opuestas en montantes simétricamente dispuestos en los laterales de la estructura portante y enfrentados entre sí. Cada montante provee segundos medios de arrastre de las herramientas de perforación independientes aunque condicionados y ambos accionados por un único electromotor con la colaboración de un eje de transmisión superiormente previsto en la estructura portante y transversal al avance, que los relaciona. Cada herramienta de perforación está montada en un carro acoplado al correspondiente segundo medio de arrastre provisto en el montante inmediato de la estructura portante que lo traslada verticalmente a la altura operativa requerida para iniciar la perforación.
La traslación horizontal de las herramientas de perforación en el plano de perforación (P) a lo largo del eje transversal al tubo a perforar está igualmente condicionada para ser actuada por cilindros de un medio a presión, neumático o hidráulico, con sendos vástagos de embolo extensibles horizontalmente, aunque también son posibles otros medios para el traslado.
Los elementos de control y automatización que regulan el proceso de perforación se disponen al alcance del usuario, por ejemplo en un armario provisto de una pantalla digital y de los correspondientes accionadores. El desplazamiento y posicionamiento de la estructura a lo largo de los ejes de coordenadas y el control sobre los restantes componentes del sistema es comandado a través de un autómata que, mediante actuadores neumáticos y eléctricos, regula el funcionamiento de las electroválvulas neumáticas, de los accionadores y variadores de velocidad, de los posicionadores de elevación, de los detectores u otros componentes del sistema de mando.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Un ejemplo de realización, no limitativo, del equipo de perforación simétrica de un tubo es mostrado en los dibujos que se acompañan, en los que ha sido omitida la representación de los elementos de control y automatización y de sus distintos integrantes y en los que:
La figura 1 muestra el equipo de perforación, según una perspectiva principal.
La figura 2 muestra de manera simplificada el alzado del equipo de perforación, en correspondencia con la figura anterior aunque a mayor escala.
La figura 3 muestra, igualmente de manera simplificada y a mayor escala, el detalle de un tubo posicionado en la bancada permitiendo apreciar la formación de un par de agujeros enfrentados en dos generatrices alejadas del tubo a fin de procurar las alineaciones de agujeros requeridas en el tubo.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
En una realización preferente de acuerdo con la invención y a la vista de las figuras, el equipo de perforación simétrica de un tubo se observa formado con una bancada (1) con pies de ajuste (2) para su apoyo, que incluye una pluralidad de armazones (3) centrados a lo largo de la bancada (1) y adaptados con utillajes (4) para soportar al tubo (26) que, en el ejemplo, se aprecia inmovilizado con el concurso de correas (5) y orejas tensoras (6).
En ambos laterales mayores de la bancada (1), unidas por un eje de transmisión (8) y accionadas por un servomotor (9) se observa la disposición longitudinal de las correas dentadas (10) que constituyen el medio de arrastre de las herramientas de perforación (23) y la presencia del tensor (11) y de los rodillos (12) que aseguran la tensión en las mismas a fin de procurar el deslizamiento axial de la estructura portante (13), apoyada sobre las guías longitudinales (7) superiormente apreciadas en ambos laterales mayores de la bancada (1) e inferiormente fijada a las correas dentadas (10).
Sustancialmente, la estructura portante (13) presenta montantes (14), simétricos y enfrentados en ambos laterales los cuales incorporan actuadores lineales (15) que proveen el segundo medio de arrastre de la herramienta de perforación
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(23)
y cuyo accionamiento común es provocado por un electromotor (16) a través de un eje de transmisión (17), apoyado en cojinetes (18), que se aprecia superior y horizontalmente dispuesto transversal al movimiento de la estructura portante
(13)
que los relaciona.
Un respectivo carro (19), portador del grupo de perforación motorizado que incluye el motor (20), reductor (21), el eje de 5 inercia (22) y la herramienta de perforación (23), está unido de manera conveniente al correspondiente actuador lineal
(15) para su traslación en altura en el montante (14) de la estructura portante (13)
El movimiento de avance y retroceso transversal al tubo (26) de las herramientas de perforación (23), una vez posicionadas a través de los medios de arrastre, es actuado por cilindros (24) de un medio a presión con sendos vástagos de embolo (25) extensibles horizontalmente.
10 Es evidente que una vez la bancada (1) fijada al suelo mediante los pies de ajuste (2), se acuna el tubo (26) sobre los utillajes (4) previamente adaptados a los armazones (3) y a ellos queda amarrado con el concurso de las correas (5) y orejas tensoras (6). Con posterioridad se inicia el procedimiento al ser ordenada la perforación del tubo (26), mediante un autómata (no representado) en tanto el cumplimiento del programa en el establecido asegura los desplazamientos operativos y posicionamientos que enfrentan las herramientas de perforación (23) para el ataque, perforación y salida
15 sucesivos contra la periferia del tubo (26) de manera que en éste y al tiempo se produce la primera (27) y segunda (28) alineación de agujeros hasta que la orden es cumplida, culminando el procedimiento con el paro del equipo y la liberación y extracción del tubo (26) de la bancada (1). Una mampara (29) protege el entorno del equipo de perforación, evitando la salida de residuos.
La invención ha sido descrita según el modo de realización ilustrado. Resulta evidente la posibilidad de aportar detalles
20 modificativos y/o de reemplazar ciertos elementos o disposiciones por otros equivalentes o añadir dispositivos complementarios de tipo conocido, sin que por ello se salga del marco de la invención.
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Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de perforación de un tubo, estando el tubo (26) fijado sobre una bancada (1) en la que se desplaza siguiendo un eje horizontal en un plano de perforación (P) predeterminado una herramienta de perforación (23) con un movimiento de avance por traslación axial respecto al tubo (26) y estando animada la herramienta de perforación
    (23)
    simultáneamente con un movimiento rotacional y con una traslación perpendicular al tubo (26) en dicho plano de perforación (P) para perforar al menos una porción de tubo (26), caracterizado porque se determina el número de perforaciones en el tubo (26) en función de al menos un parámetro que caracteriza el tubo (26) a perforar seleccionado de entre el grupo que comprende al menos su espesor, su dureza, su densidad, su diámetro, y la longitud del tubo (26) y porque se condiciona el mando de avance de dicha al menos herramienta de perforación
    (23)
    en función de este parámetro para realizar la múltiple perforación del tubo (26) en etapas sucesivas estableciendo una primera alineación de agujeros (27) que sigue una misma generatriz en el tubo (26) y con una segunda alineación de agujeros (28) que sigue una generatriz alejada en la periferia del tubo (26) y es imagen de dicha primera alineación de agujeros (27).
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan dos herramientas de perforación (23) dispuestas en ejes horizontales en el mismo plano de perforación (P), y en oposición a ambos lados de dicho tubo (26), y porque se manda el desplazamiento de dichas herramientas de perforación (23) en dicho plano de perforación (P) de manera síncrona y opuesta a lo largo de un eje horizontal y transversal al eje axial del tubo (26).
  3. 3.
    Equipo de perforación simétrica de un tubo, controlado por programa, estando el tubo (26) fijado sobre una bancada
    (1) en la que se desplaza una estructura portante (13) con un movimiento de avance por traslación axial respecto al tubo (26), utilizando este procedimiento al menos una herramienta de perforación (23) operativa en un plano de perforación (P) predeterminado y comprendiendo este equipo al menos:
    -
    una herramienta de perforación (23) en la estructura portante (13) dispuesta en un plano de perforación (P) predeterminado,
    -
    unos primeros medios de arrastre (10) de la herramienta de perforación (23) en traslación axial sincronizados paralelos a dicho tubo (26) para situar la herramienta de perforación (23) en disposición de perforar al menos una porción de tubo, y
    -
    unos segundos medios de arrastre (15) de la herramienta de perforación (23) en traslación vertical y perpendicular al tubo (26) y
    caracterizado porque comprende unos medios de condicionado dispuestos para mandar dichos primeros medios de arrastre (10) en función de al menos un parámetro que caracteriza dicho tubo (26) a perforar seleccionado de entre el grupo que comprende al menos su espesor, su dureza, su densidad, su diámetro y de manera discontinúa desplaza dicha herramienta de perforación (23) longitudinalmente en paralelo a dicho tubo
    (26) para realizar la perforación múltiple del tubo (26) en varias etapas sucesivas, estando dichos medios de condicionado dispuestos asimismo para mandar dichos segundos medios de arrastre (15) en función del posicionamiento frente al tubo (26) de dichos primeros medios de arrastre (10).
  4. 4. Equipo según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende al menos dos herramientas de perforación
    (23)
    en el mismo plano de perforación (P) y previstas opuestas en montantes (14) simétricamente dispuestos en los laterales de la estructura portante (13) y enfrentados entre sí; los montantes (14) incorporando los segundos medios de arrastre (15) de las herramientas de perforación (23) y ambos accionados por un único electromotor
    (16)
    con la colaboración de un eje de transmisión (17) superiormente previsto en la estructura portante (13) y transversal al avance, que los relaciona.
  5. 5.
    Equipo según la reivindicación 3, caracterizado porque cada herramienta de perforación (23) está montada en un carro (19) acoplado a dichos segundos medios de arrastre (15) y verticalmente desplazable en un correspondiente montante (14) de la estructura portante (13).
  6. 6.
    Equipo según la reivindicación 3, caracterizado porque la traslación perpendicular al tubo (26) de las herramientas de perforación (23) está condicionada al posicionamiento de las mismas, procurada por dichos medios de arrastre (10), (15) y es actuada por cilindros (24) de un medio a presión con sendos vástagos de embolo (25) extensibles horizontalmente.
  7. 7.
    Equipo según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos primeros medios de arrastre (10) de la herramienta de perforación (23) están previstos longitudinales en ambos laterales de la bancada (1), procurando el deslizamiento axial de la estructura portante (13) sobre la bancada (1).
    ES 2 413 489 A1
    ES 2 413 489 A1
    ES 2 413 489 A1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201330448
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 26.03.2013
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B23B39/22 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    US 4712953 A (WITZEL JOHN R et al.) 15.12.1987, 3,5,7
    columna 1, línea 41 – columna 5, línea 40; figura 1.
    A
    DE 19807899 A1 (LONZ INDUSTRIEAUTOMATION GMBH et al.) 09.09.1999, 1,3,5-7
    columna 6, línea 60 – columna 8, línea 68; figuras 1,2.
    A
    US 2008240878 A1 (ROGERS TRAVIS A et al.) 02.10.2008, 3-7
    párrafos [0027]-[0066]; figuras 3-6.
    A
    DE 483179 C (AEG) 26.09.1929, 3-7
    página 1, línea 51 – página 2, línea 27; figuras.
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 02.07.2013
    Examinador V. Población Bolaño Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201330448
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B23B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201330448
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 02.07.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-7 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1,2,4,6 3,5,7 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201330448
    1. Documentos considerados
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 4712953 A (WITZEL JOHN R et al.) 15.12.1987
  8. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La invención en estudio tiene por objeto un procedimiento y un equipo de perforación simétrica de un tubo mediante el empleo de dos herramientas simétricas de perforación desplazadas de manera síncrona.
    El documento D01, considerado el más cercano del estado de la técnica, presenta un método y un dispositivo para alinear herramientas de corte. El equipo descrito en este documento, controlado por programa, permite perforar simétricamente una pieza dispuesta en un área de fijación (11) ((columna 2, líneas 56 -61) e incluye una bancada (13) en la que se desplaza una estructura portante con un movimiento de avance (17) por traslación axial respecto a la pieza a mecanizar, empleándose al menos una herramienta de perforación (27) dispuesta en la estructura portante, unos primeros medios de arrastre de la herramienta de perforación (27) en traslación axial (17) y unos segundos medios de arrastre de la herramienta de perforación en traslación vertical (24). El equipo incluye igualmente medios de condicionado previstos para mandar lo primeros y segundos medios de arrastre en función de las características de la pieza a mecanizar pudiendo realizarse perforaciones múltiples de la misma en etapas sucesivas (columna 5, líneas 38 -40). En el documento D01 no se especifica que la máquina se destine específicamente a la perforación de tubos; sin embargo, resulta evidente que es posible mecanizar tubos en ella. No se indican tampoco los parámetros que emplean los medios de condicionado para mandar el movimiento de los medios de arrastre, considerándose, sin embargo, que resultaría evidente para el experto en la materia programar la mecanización introduciendo los parámetros precisos en función de las características concretas de cada tubo.
    Por los motivos indicados, a la vista del documento D01, se considera que el objeto de la reivindicación independiente 3, relativa al equipo de perforación, no presenta actividad inventiva de acuerdo al artículo 8 de la Ley 11/1986 de Patentes.
    En el documento D01 puede apreciarse igualmente que cada herramienta de perforación (27, 44) está montada en un carro acoplado a los segundos medios de arrastre y es desplazable verticalmente en un montante de la estructura portante y que el montaje de los primeros medios de arrastre de la herramienta de perforación (27, 44) está previsto de modo longitudinal en los laterales de la bancada.
    Por tanto, las reivindicaciones 5 y 7 carecen igualmente de actividad inventiva según el artículo 8 de la Ley 11/1986 de Patentes.
    En cuanto a la reivindicación 1, referente al procedimiento de perforación de un tubo, ni el documento D01, ni los restantes documentos citados en el Informe sobre el Estado de la Técnica tomados solos o en combinación, divulgan un procedimiento como el reivindicado, considerándose que no resultaría evidente para el experto en la materia llegar al mismo a partir de la información reflejada en dichos documentos.
    Se considera, por tanto, que la reivindicación 1 presenta novedad y actividad inventiva de acuerdo a los artículos 6 y 8 de la Ley 11/1986 de Patentes. La reivindicación 2 depende de la primera y, en consecuencia, cumple igualmente los requisitos de la Ley 11/86 con respecto a la novedad y la actividad inventiva.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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