ES2460841B1 - Máquina para fabricación de elementos prefabricados de hormigón pretensado por extrusión y moldeo - Google Patents

Abstract

Una máquina para fabricación por extrusión y moldeo de elementos prefabricados de hormigón pretensado que, esencialmente, comprende una parte activa y una parte de moldeo, está dotada de un sistema mejorado de accionamiento de husillos y presenta unas características referentes al diseño de la máquina en módulos independientes que simplifican el mantenimiento de la máquina.

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina para fabricación de elementos prefabricados de hormigón pretensado por extrusión y moldeo.

Objeto 5

El objeto de la presente invención es una máquina para fabricación por extrusión y moldeo de elementos prefabricados de hormigón pretensado.

Antecedentes de la invención 10

El pretensado de hormigón evoluciona hacia geometrías y resistencias que ya no pueden lograrse con los métodos convencionales de fabricación y necesitan sistemas más evolucionados. Es habitual encontrar procesos productivos claramente mejorables, maquinaria obsoleta e ineficiente, así como personal sin la formación adecuada. Todo ello conduce a una capacidad productiva limitada y a un abanico de oferta ciertamente estrecho. 15

En la actualidad, los tipos de fabricación conocidos para la elaboración de hormigón pretensado son, fundamentalmente, tres:

- La vibro-compresión: es una metodología sencilla y económica, idónea cuando no se requieren productos de 20 elevada altura o con características mecánicas especiales. Es versátil para trabajar con diferentes productos y de mantenimiento sencillo. Esta tecnología, sin embargo, tiene limitaciones e inconvenientes, como la limitación en altura de los productos, el uso intensivo de agua, la limitación en las propiedades mecánicas y la utilización de cemento en gran cantidad.

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- El encofrado deslizante (slip-form): permite fabricar productos de mayores alturas (por encima de 50 mm). Por el contrario es una tecnología que presenta una complejidad mecánica y de manejo muy elevada, y por consiguiente costosa, lo que limita su aplicación.

- La extrusión que, tanto en complejidad tecnológica como en coste se sitúa en un interesante punto medio entre las 30 dos tecnologías anteriores, siendo capaz de fabricar productos de elevada calidad y resistencia.

En la actualidad, las tecnologías de encofrado deslizante y extrusión se reparten el mercado de los grandes fabricantes, con capacidad para abordar inversiones mayores, siendo capaces de elaborar prefabricados de hormigón pretensado de mayor calidad y prestaciones. 35

El empleo de maquinaria extrusora para el moldeo de elementos de hormigón pretensado supone un gran ahorro de numerosos recursos. Ello no sólo repercute económicamente de forma positiva, sino que conlleva una importante reducción del impacto ambiental.

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La maquinaria de extrusión, como consecuencia de las ventajas que esta tecnología presenta, es actualmente objeto de una evolución técnica continua para superar determinados inconvenientes en cuanto a la limitación de prestaciones y dificultades de uso y mantenimiento. Dichas limitaciones y dificultades provienen en esencia de la existencia de una pluralidad de motores y mecanismos de accionamiento, así como de una disposición de componentes y de fijaciones relativas entre los mismos que dan lugar a una manipulación laboriosa y a pérdidas de 45 tiempo en las operaciones de mantenimiento, cambio de moldes y similares.

Es por tanto necesario proporcionar una máquina de extrusión mejorada que supere estos inconvenientes.

Dicha máquina se reivindica en la Reivindicación 1 anexa. 50

Resumen de la invención

La máquina para fabricación por extrusión y moldeo de prefabricados de hormigón pretensado (en adelante, 'máquina extrusora') de la invención permite elaborar un abanico de diferentes productos en función de las 55 necesidades del cliente final.

Al igual que otras máquinas extrusoras, la máquina extrusora de la invención se divide en dos bloques fundamentales, la parte activa (parte superior) y el módulo de molde (parte inferior). Una misma parte activa puede trabajar con distintos moldes para elaborar diferentes productos. 60

La parte activa comprende esencialmente las siguientes partes:

Módulo motriz, que comprende entre otros:

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Motores del sistema de accionamiento de husillos helicoidales: acciona los diferentes movimientos que se requieren en los husillos responsables de extruir el hormigón.

Enrollador eléctrico: el enrollador eléctrico permite conectar eléctricamente la máquina a alguna de las tomas de corriente disponibles, permitiendo al mismo tiempo el libre desplazamiento de ella a lo largo de las pistas. 5

Tolva: alberga el hormigón fresco a conformar, entregándolo al conjunto de husillos para su conformado.

Bastidor delantero: cierra la parte delantera de la máquina y sustenta los diferentes motores empleados para los accionamientos incluidos en las partes anteriores. La máquina extrusora de la invención emplea un mismo conjunto 10 de motores para distintos productos, sin tener que emplear para ello máquinas independientes.

Protección posterior: cubre la parte posterior de la máquina, cerrando el conjunto de modo que se garantice una adecuada protección de las piezas y un buen acabado estético.

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El módulo de molde comprende esencialmente las siguientes partes:

Mecanismos de conversión del movimiento de giro proporcionado por los motores del sistema de accionamiento de husillos helicoidales a los diferentes movimientos que se requieren en los husillos responsables de extruir el hormigón. 20

Sistema de soporte de cables: empleado para sustentar los cables metálicos para el pretensado en su posición correspondiente.

Chasis de tracción: constituye el soporte básico de la máquina, y permite su desplazamiento a lo largo de las pistas 25 de conformado de hormigón.

Molde afinador posterior: conforma las superficies exteriores del elemento prefabricado de hormigón pretensado, otorgándole su geometría y acabados definitivos, apoyando el proceso de extrusión con movimientos adicionales.

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La función de la máquina extrusora de la invención consiste en moldear una masa de hormigón mediante un proceso de extrusión (por husillos helicoidales) y de configuración del hormigón con la geometría deseada en virtud de un molde responsable de la morfología exterior del producto a fabricar, generalmente una viga de hormigón, así como de un conjunto de moldes alveolares que permiten conformar cavidades interiores o alveolos en la viga. Una tolva emplazada en el centro de la máquina extrusora alberga la masa de hormigón, permitiendo su conducción hasta el 35 sistema de husillos.

La parte más importante y compleja de la máquina es el sistema de accionamiento de los husillos, pues se encarga de transmitir a los husillos y alveolos el conjunto de movimientos requerido para poder conformar el hormigón que procede de la tolva, emplazada directamente sobre los mismos. Para lograr un correcto acabado, existen 3 40 movimientos independientes en el conjunto de husillos y alveolos.

- Movimiento rotatorio de los husillos para efectuar la compresión del material, obligándolo a circular según el sentido de avance lineal del material conformado.

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- Oscilación angular de los alveolos: requerida para facilitar el moldeo del hormigón en las cavidades (alveolos) de la viga y que éste no se adhiera al molde del alveolo. De no minimizarse dicha adherencia, la chapa de los alveolos arrastraría parte del material conformado, distorsionando su geometría y produciendo una superficie acabada con defectos e irregularidades. Para ello, cada uno de los alveolos oscilará angularmente un pequeño ángulo, en un movimiento alternativo de reducida amplitud pero elevada frecuencia. 50

- Oscilación longitudinal del conjunto: complementa el movimiento anterior para eliminar la adherencia entre los alveolos y el hormigón y lograr un correcto acabado. Además de minimizar los problemas derivados de la adherencia, este movimiento contribuye a compactar la masa de hormigón, reduciendo la presencia de poros y fisuras. Este segundo movimiento alternativo, en este caso lineal en la dirección del eje del husillo, tiene las mismas 55 características de reducida amplitud y elevada frecuencia que en el caso de la oscilación angular anterior.

La rotación de los husillos, junto con la oscilación angular de los alveolos, se acciona desde el mismo grupo de motores, ya que ambas se producen en ejes paralelos, de modo que quedarán 'mecánicamente ligadas'. Por su parte, la oscilación longitudinal se alimenta de un motor independiente, aunque situado junto a los anteriores, ya que 60 el mecanismo se desenvuelve en un eje perpendicular, lo que complicaría el sistema de transmisión de no existir este motor adicional.

Dichos movimientos se transmiten a las distintas partes de la máquina en virtud de transmisiones simples, mediante piñones y cadenas o correas, accionados por motores eléctricos. En virtud de los movimientos anteriores se logra, al 65 mismo tiempo, un 'pulido' de las superficies de la pieza, lo que desemboca en un buen acabado del producto sin necesidad de procesos adicionales de acabado superficial, como es el caso del fratasado exigido por un proceso de vibro-compresión cuando se busca un acabado externo de calidad.

A medida que los husillos extrusores extruden el material procedente de la tolva, el conjunto de la máquina avanza a lo largo de la pista, sincronizando su velocidad con la de conformado de la viga, mediante un sistema de tracción por 5 ruedas accionadas por un motor eléctrico.

Para garantizar el adecuado posicionamiento de los cables metálicos de pretensado, se dispone de un sistema para el soporte de los mismos responsable de garantizar su colocación exacta en el momento que la masa de hormigón queda conformada. Dicho sistema dispone de un accionamiento para recoger los soportes de los cables a la hora de 10 colocar o retirar la máquina de la pista por la que se traslada cuando ya se ha dispuesto sobre ésta el conjunto de cables tensados.

La máquina extrusora de la invención proporciona algunos aspectos innovadores destacados en relación a los modelos de la técnica anterior: 15

● Módulos independientes para la tolva y las protecciones frontal y trasera de la maquinaria Esto mejora las labores de mantenimiento y limpieza al permitir desmontar únicamente las partes que así lo requieran. Una distinción de la máquina extrusora de la invención es que la tolva queda unida al módulo motriz mediante fijaciones atornilladas, lo que permite separarla del resto de la máquina. Esto facilita el acceso a la misma para labores de limpieza y 20 mantenimiento si fuese necesario, pero al mismo tiempo permite retirarla conjuntamente con el módulo motriz si ello no se requiere. El hecho de que la tolva sea un módulo independiente es también interesante de cara a hacer modificaciones en la misma que puedan optimizar el proceso de extrusión, como por ejemplo instalar algún dispositivo dosificador del hormigón, alimentación de agua, vibradores, etc.

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● El molde afinador es un módulo independiente, que puede retirarse en su integridad mediante un conjunto de uniones atornilladas abatibles; el motor dispuesto sobre el afinador acciona tanto los laterales como la parte superior, mediante la acción de una excéntrica que convierte la rotación continua del motor en un movimiento alternativo lineal.

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● Sistema de accionamiento de los husillos: Con los objetivos de simplificar el diseño lo máximo posible, abaratar la máquina reduciendo tanto el número de elementos como su complejidad, y facilitar al máximo el intercambio de moldes, de modo que la conexión mecánica entre los motores que accionan los husillos (situados en la parte activa) y los mecanismos responsables de transmitir el movimiento (situados en los diferentes moldes) sea lo más sencilla posible, se emplean directamente dos motorreductores, que proporcionan a la salida la velocidad final adecuada 35 para los husillos. El uso de motorreductores mejora la fiabilidad, ya que un único dispositivo realiza el giro y la conversión del movimiento. El giro de los motorreductores se transmite mediante dos cadenas principales hasta el sistema multiplicador del molde de modo que cuando se requiere un cambio de molde basta con intercambiar estas dos cadenas para transmitir el movimiento a los husillos.

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● Nuevo mecanismo en el sistema de accionamiento para el movimiento longitudinal de los busillos, con una doble palanca articulada que no sólo mejora la accesibilidad a los componentes sujetos a desgaste, sino que optimiza las fricciones al reducirse la flexión generada sobre el conjunto de los husillos. Ésta es una de las mejoras clave en respecto a las máquinas extrusoras existentes.

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● Movimiento de compactado: la máquina extrusora de la invención efectúa un movimiento de compactado longitudinal de los husillos, consistente en una oscilación lineal del conjunto husillo-alveolo, de elevada frecuencia y reducida amplitud. Para lograr dicho movimiento se ha diseñado un sistema cinemático que optimiza el comportamiento mecánico del conjunto: el movimiento lo genera un motor eléctrico, que transmite su movimiento a un eje sobre el que se alojan una serie de excéntricas (tantas como husillos). Mediante una biela, el giro de la 50 excéntrica se transmite a una manivela principal, articulada en su punto medio, la cual lo transmite a su vez hasta el empujador del husillo mediante una barra de transmisión.

● Sistema de nivelación del molde: el sistema de tracción del molde dispone de un sistema de nivelación que permite regular su altura para garantizar un ajuste perfecto con la pista de trabajo durante el trabajo de la máquina. 55 Cada uno de los soportes de las ruedas (cuatro en total) dispone de un doble guiado regulable, en virtud de dos barras unidas a las ruedas y que se alojan en el interior de dos tubos soldados al bastidor del molde.

● Tensado de motorreductores de husillos: debido al sistema de accionamiento de los husillos, la máquina dispone de un dispositivo de tensado específico, optimizado para la función que tiene que desempeñar. Cada motorreductor va montado sobre un soporte móvil, alojado en un guiado vertical que permite su desplazamiento de cara a tensar la 60 cadena. Un tornillo situado en la parte superior del soporte se apoya sobre un puente que reposa en el bastidor fijo de la máquina, de modo que simplemente girando dicho tornillo, la presión contra el puente obliga al soporte móvil a desplazarse verticalmente. De este modo, el giro del tornillo se convierte en un movimiento vertical de todo el soporte del reductor, lo que permite tensar y destensar la cadena de forma rápida. El sistema así concebido es sencillo, por requerirse pocos elementos y muy robusto. Además, al trabajar directamente con un motorreductor, se 65 evita tener que incluir sistemas de transmisión adicionales para ajustar la velocidad de giro.

● Control electrónico de giro de los husillos: los dos motorreductores que accionan el giro de los husillos están controlados por un variador de frecuencia que permite regular su velocidad de rotación en todo momento. Esto presenta ventajas claras, porque simplifica la regulación de la velocidad frente a otras alternativas tales corno cambiar los elementos de transmisión para modificar la relación de transmisión, al cambiar el producto, el sistema 5 adopta automáticamente la velocidad adecuada, se reducen los componentes mecánicos, con lo cual se minimizan costes y problemas derivados de desgaste, lubricación, etc., y el grado de control posible. Así, puede trabajarse desde el 5% hasta el 175% respecto a la velocidad nominal con absoluta precisión. Un sistema mecánico quedaría limitado a un reducido número de velocidades de giro concretas.

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● Sistema elevación del guía-hilos: el sistema guía-hilos es el encargado de posicionar adecuadamente los cables de pretensado. Para facilitar la colocación de la máquina de la invención sobre la pista, los soportes de los cables presentan un movimiento de giro, de modo que puedan colocarse transversalmente para evitar los cables. Una vez en la pista, el giro inverso de los mismos, seguido de un movimiento de elevación, permite disponer cada cable en su alojamiento correspondiente. Para ambos movimientos (giro y elevación) el sistema dispone de dos tuercas de 15 accionamiento accesibles desde el exterior a través de dos orificios practicados en el bastidor. El giro ocurre por un juego de piñones cónicos conectados tanto al eje corno a cada uno de los soportes del guía-hilos. Por su parte, para la elevación del sistema, el conjunto dispone de un guiado vertical, así corno de un rodamiento que se aloja en el interior de dos piezas mecanizadas con un recorrido en espiral, situadas cada una en un extremo. Con ello, accionando un segundo eje, el giro de las piezas de subida-bajada provoca el movimiento vertical del sistema, 20 debido que a que el rodamiento se ve obligado a seguir la trayectoria marcada por la espiral, y el único grado de libertad admisible es el vertical.

● Accionamiento independiente de los laterales del molde posterior: éstos se accionarán directamente con el motor de dicho molde, lo que simplifica notablemente el sistema cinemática de la máquina, al independizar mecánicamente 25 dicho molde del resto de accionamientos presentes en la extrusora.

● Control electrónico del enrollador: la máquina extrusora dispone de un enrollador de cable eléctrico para permitir su alimentación. Para accionarlo, habitualmente se recurre a motores hidráulicos o a motores eléctricos trabajando conjuntamente con un embrague mecánico, con el objetivo de permitir que el enrollador mantenga el cable tenso con 30 independencia de la velocidad de avance de la máquina. La máquina de la invención presenta un control electrónico de par, de modo que el ajuste de la velocidad del enrollador se hace electrónicamente en todo momento, lo que mejora la fiabilidad de la máquina al no haber elementos mecánicos susceptibles de desgaste y mantenimiento.

● Control electrónico de la tracción: durante el proceso de extrusión, es necesario controlar la velocidad de avance 35 de la máquina para lograr un producto bien acabado. Además, en función del tipo de producto extruido y de las propias condiciones del hormigón (mayor o menor humedad), el efecto de la extrusión sobre el avance de la máquina puede ser diferente. Para automatizar todo lo anterior de un modo 'transparente' para el operario, la máquina extrusora emplea un motor eléctrico con un control electrónico de velocidad. Así, para cada altura de producto, el sistema adopta una velocidad de avance de referencia, que deberá mantenerse constante con 40 independencia de las fuerzas que intervengan sobre el sistema, las cuales pueden oponerse a la ejercida por la tracción, o bien actuar en el mismo sentido. Para ello, se ha instalado en la máquina un encoder relativo conectado al eje de la tracción mediante un juego de poleas y correas, el cual proporciona en todo momento una lectura de la velocidad real de avance de la máquina.

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● Mejoras para facilitar la manipulación de la máquina: se ha dispuesto una barra de transporte abatible que permite elevar la máquina con un puente grúa sin ningún equipamiento adicional (por ejemplo cadenas), lo cual supone un importante ahorro de tiempo a la hora de colocarla en las pistas de trabajo. El diseño abatible evita proporcionar altura innecesaria a la máquina, algo muy importante debido a las restricciones de altura que pueden presentarse en determinadas fábricas, sobre todo si disponen de sistemas automatizados de alimentación de hormigón. La barra de 50 transporte tiene dos posibles posiciones de elevación: la primera, para elevar sólo el módulo motriz; por ejemplo, para cambiar el molde; la segunda, para elevar la máquina completa (la parte activa junto con el molde), por ejemplo, para moverla a una nueva pista de trabajo.

● Sistema de tracción mejorado, que incluye un nuevo mecanismo más sólido y fiable para la regulación de la altura. Dicha regulación es necesaria cuando se va a emplear una misma máquina para la fabricación de productos 55 diferenciados, por lo que su funcionalidad y fiabilidad resultan elementos claves en la máquina.

● La protección del molde afinador está atornillada al módulo motriz, y no al molde, como se encuentra en otras máquinas. Con ello, manipulando únicamente el módulo motriz se retira también dicha protección, manteniendo al mismo tiempo la posibilidad de quitar únicamente la protección si así se desea. 60

● Mejora en la disposición de los motores: el grupo motor de la máquina dispone su conjunto de motores de forma óptima para su acceso. Asimismo, se ha optimizado la disposición de los elementos de transmisión para facilitar el mantenimiento y, en su caso, sustituir componentes de desgaste como cadenas y piñones.

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● Todas las uniones mencionadas se materializan mediante un sistema rápido de pernos roscados abatibles, a excepción de la tolva, que se fija con tornillos comunes.

● Otras modificaciones ventajosas: toda la máquina extrusora ha sido dotada de puertas de acceso para poder acceder a partes críticas de la máquina sin necesidad de desmontar ninguno de los módulos, incluida la tolva que 5 incorpora dos puertas laterales que permiten observar visualmente el interior de la tolva, en concreto la embocadura inferior que distribuye el hormigón sobre los husillos.

Breve descripción de los dibujos

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Se describirá a continuación una realización preferente de la invención en referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

la Figura 1 es una representación esquemática del conjunto de la máquina extrusora de la invención;

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la Figura 2 es una representación esquemática del sistema de accionamiento de husillos y alveolos de la máquina extrusora de la Figura 1;

la Figura 3a es una representación esquemática del mecanismo de accionamiento para el movimiento de giro de los husillos; 20

la Figura 3b es una representación esquemática del mecanismo de accionamiento para el movimiento de oscilación angular de los alveolos;

la Figura 4 es una vista frontal del mecanismo para la oscilación angular de los alveolos de la máquina extrusora de 25 la invención;

la Figura 5 es una ilustración esquemática del sistema cinemática del movimiento de compactado por oscilación longitudinal de los alveolos de la máquina extrusora de la Figura 1;

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la Figura 6 es una representación esquemática del sistema de elevación del guía-hilos de la máquina extrusora de la Figura 1;

la Figura 7 es una representación esquemática del dispositivo de barra de transporte abatible para la manipulación de la máquina de la Figura 1. 35

Descripción detallada de una realización preferente

Las Figs. 1-7 ilustran una realización preferente de la máquina extrusora de la invención.

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La Fig. 1 muestra esquemáticamente la máquina extrusora (1) de la invención y sus componentes. Esencialmente, la máquina (1) comprende una parte activa y una parte de moldeo.

La parte activa comprende un módulo motriz que comprende, entre otros, los motores (150, 160) de un sistema (10) de accionamiento de husillos helicoidales y alveolos, responsable de extruir los elementos de hormigón y de 45 conformar sus cavidades interiores, y un enrollador eléctrico (30) para alimentación de energía a la máquina (1) permitiendo al mismo tiempo el libre desplazamiento de ella a lo largo de las pistas; además del módulo motriz, la parte activa comprende una tolva (40) para recibir el hormigón fresco y entregarlo a un conjunto de husillos para su conformado, un bastidor delantero (50) que cierra la parte delantera de la máquina (1) y sustenta los diferentes motores empleados para los accionamientos y una protección posterior (60) que cubre la parte posterior de la 50 máquina (1), cerrando el conjunto.

La parte de moldeo comprende esencialmente: unos mecanismos (120, 140, 170, 180) de conversión del movimiento de giro proporcionado por los motores del sistema de accionamiento de husillos helicoidales (10) a los diferentes movimientos que se requieren en los husillos responsables de extruir el hormigón. un sistema (20) de soporte de cables empleado para sustentar los cables metálicos para el pretensado en su posición correspondiente, 55 un chasis de tracción (70) que constituye el soporte básico de la máquina (1), y permite su desplazamiento a lo largo de las pistas, y un molde afinador posterior (80) que conforma las superficies exteriores de una viga de hormigón, otorgándole su geometría y acabados definitivos, apoyando el proceso de extrusión con movimientos adicionales.

La Fig. 2 muestra esquemáticamente el sistema (10) de accionamiento de husillos y alveolos, que transmite a unos 60 husillos (110) y alveolos (130) el conjunto de movimientos requerido para poder conformar el hormigón que procede de la tolva (40) emplazada directamente sobre dichos husillos (110).

Existen tres movimientos independientes en el conjunto de husillos (110) y alveolos (130):

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giro de los husillos helicoidales (110): necesario para efectuar la compresión y el avance lineal del material de la viga;

oscilación angular de los alveolos (130) requerida para facilitar el moldeo del hormigón en las cavidades alveolares de la viga y evitar que el hormigón se adhiera al molde del alveolo (130); cada uno de los alveolos (130) oscilará 5 angularmente con una pequeña amplitud, en un movimiento alternativo de elevada frecuencia;

oscilación longitudinal del conjunto husillo-alveolo para eliminar la adherencia entre los alveolos (130) y el hormigón, y lograr un adecuado compactado y un correcto acabado; es también un movimiento alternativo, en este caso lineal, en la dirección del eje del husillo, con las mismas características de reducida amplitud y elevada frecuencia que en 10 el caso de la oscilación angular.

La rotación de los husillos (110), junto con la oscilación angular de los alveolos (130), se accionará desde un mismo grupo de motores (150), ya que ambas se producen en ejes paralelos, de modo que quedarán 'mecánicamente ligadas'. La oscilación longitudinal se alimentará de un motor independiente (160), ya que el mecanismo se 15 desenvuelve en un eje perpendicular a los anteriores, lo que complicaría el sistema de transmisión de no existir este motor adicional. Por razones de compacidad de la máquina (1) el motor (160) está situado próximo a los motores (150).

Las Figuras 3a y 3b son unas representaciones esquemáticas de los mecanismos de accionamiento para el giro de 20 los husillos (110) y la oscilación angular de los alveolos (130) de la máquina (1). En esta realización preferente, existe un conjunto de 4 husillos (110) (cuyo número siempre coincide con el de cavidades alveolares en el producto final), accionados en rotación continua por un conjunto de dos motores (150).

En la Fig. 3a, la transmisión desde los motores (150) a los husillos (110) pasa a través de una caja de piñones (152) 25 en la cual, mediante un conjunto de transmisiones por piñón y cadena, se obtendrá rotación en 4 ejes de salida (153) partiendo únicamente de 2 ejes de entrada (151) conectados directamente a los motores (150) mediante cadenas. El hecho de emplear dos motores (150) independientes en lugar de uno responde a la complejidad que supondría, en un espacio disponible reducido, obtener 4 rotaciones de salida a partir de una única entrada. Los 4 ejes de salida (153) de la caja de piñones (152) quedarán conectados directamente, mediante cadenas de transmisión, a un eje 30 exterior (154) correspondiente a cada uno de los 4 husillos a cuyo eje (154) está rígidamente unido el husillo extrusor (110). El eje (154) para el giro del husillo (110) debe ser necesariamente hueco para que se pueda transmitir (ver Fig. 3b) por un eje de rotación interior (159) coaxial al eje (154) del husillo (110), con independencia del giro del husillo (110), un movimiento de oscilación angular requerido en el alveolo (130) que queda situado a continuación del husillo (110). 35

En la Fig. 3b, la transmisión desde los motores (150) a los alveolos (130) se hace aprovechando los mismos dos motores (150) empleados para el giro de los husillos (110), y en virtud de la caja de piñones (152), se obtendrá un eje de salida giratorio (155) adicional, cuya velocidad de rotación será sustancialmente superior a la del giro de los husillos (110). Para ello se jugará con el número de dientes de los piñones implicados en cada transmisión, logrando 40 la multiplicación deseada. Para convertir el giro continuo en el eje de salida (155) en un movimiento oscilante, se dispondrá sobre aquél un sistema de excéntricas (156) y rodamientos.

La Fig. 4 muestra una vista frontal del mecanismo para la oscilación angular de los cuatro alveolos (130) de la máquina (1) consistente en unos brazos articulados (157) que, unidos a las excéntricas (156) y gracias a unas 45 palancas (158) dispuestas, generan el movimiento de oscilación angular deseado.

Nótese que sobre el mismo eje de salida (155) se disponen dos excéntricas (156) contrapuestas, de modo que los dos brazos articulados (157) realicen el movimiento opuesto. A partir de ahí, cada alveolo (130) irá conectado mediante una palanca (158) al brazo (157) correspondiente, de modo que el movimiento correspondiente a dos 50 alveolos (130) consecutivos sea exactamente el contrario. Esto es así para evitar que el hormigón que está siendo conformado 'acompañe' a los alveolos (130) en su oscilación, lo cual anularía el efecto deseado, que es minimizar la adherencia. Las dos configuraciones extremas de los alveolos (130) quedan tal y como se ve en la Fig. 4 en la que se observa, mediante la posición de las palancas (158), que la pareja de alveolos (130) impares está en posición diferente a la pareja de alveolos (130) pares; en líneas de puntos se representan las posiciones opuestas de las 55 palancas (158) dentro del movimiento de oscilación angular de cada una de ellas, y por consiguiente de su alveolo (130) correspondiente.

La conexión mecánica desde la palanca de accionamiento (158) hasta el alveolo (130) se materializará mediante un eje (159) macizo que transcurrirá por el interior del eje (154) hueco empleado anteriormente en el giro de los husillos 60 (110). Esto es necesario porque ambas rotaciones, pese a ser concéntricas, deben ser, evidentemente, independientes.

La Figura 5 es una ilustración esquemática del sistema cinemático del movimiento de compactado por oscilación longitudinal de los alveolos de la máquina extrusora de la Figura 1; El movimiento estará alimentado por un motor 65 (160) independiente, exclusivo para esta función, ya que lo contrario complicaría innecesariamente la mecánica del conjunto. El giro del motor (160) se transmite en este caso mediante una correa (161), debido a los problemas derivados de trabajar con cadenas a velocidad elevada. Al igual que en el caso anterior, se convertirá el giro en oscilación recurriendo a una excéntrica (162) articulada con una palanca auxiliar (163), siendo ésta la encargada de transmitir el movimiento a una abrazadera (165) unida al conjunto husillo-alveolo a través de una barra de transmisión (164) necesaria para generar un movimiento totalmente lineal de dicho conjunto. 5

Se observará que el sistema de husillos constituye la parte más compleja de la máquina de la invención desde un punto de vista mecánico, más aún si tenemos en cuenta las consecuencias de trabajar con un material como el hormigón en cuanto a rozamientos y desgastes sobre los elementos se refiere.

10

La Figura 6 es una representación esquemática del sistema de soporte de cables (20) de la máquina extrusora de la Figura 1.

El sistema de soporte de cables (20) es el encargado de posicionar adecuadamente los cables de pretensado. A lo largo de todo el proceso de formación de una viga de hormigón, es necesario incorporar un sistema que posicione el 15 conjunto de cables metálicos para pretensado, de modo que la masa de hormigón no los desplace en relación a su posición teórica durante la extrusión. Para que estos soportes no interfieran cuando se disponga la máquina sobre la pista en la que están todos los cables tendidos, es necesario disponer de un accionamiento manual que retire los soportes para, una vez la máquina en posición, volver a colocarlos de tal modo que sustenten los cables.

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Para facilitar la colocación de la máquina extrusora sobre la pista, los soportes de los cables pueden ser objeto de un movimiento de giro, de modo que puedan colocarse transversalmente para evitar los cables. Una vez la máquina en la pista, el giro inverso de los mismos, seguido de un movimiento de elevación, permite disponer cada cable en su alojamiento correspondiente.

25

Para ambos movimientos (giro y elevación) el sistema dispone de dos tuercas de accionamiento (210, 220 respectivamente) accesibles desde el exterior a través de dos orificios practicados en el bastidor. El giro ocurre por un juego de piñones cónicos conectados tanto al eje como a cada uno de los soportes del sistema de soporte de cables (20). Por su parte, para la elevación del sistema, el conjunto dispone de un guiado vertical, así como de un rodamiento (240) que se aloja en el interior de dos piezas mecanizadas (230) con un recorrido en espiral, situadas 30 cada una en un extremo. Con ello, accionando un segundo eje, el giro de las piezas (230) de subida-bajada provoca el movimiento vertical del sistema, debido que a que el rodamiento (240) se ve obligado a seguir la trayectoria marcada por la espiral, y el único grado de libertad admisible es el vertical.

Dicho accionamiento consistirá en un giro de 90º seguido de un leve movimiento de elevación, lo que permitirá 35 disponer cada cable en el alojamiento dispuesto a tal efecto.

Mediante un conjunto de engranajes y la intervención de una leva, ambos movimientos podrán generarse desde un mismo accionamiento, en el orden correcto, lo que facilita su manejo por parte del personal responsable. En cualquier caso dicho accionamiento se llevará acabo de modo manual; si tenemos en cuenta que será necesario 40 realizarlo una única vez para cada pista conformada, el recurrir a su automatización mediante un motor o similar resultaría un encarecimiento innecesario para la máquina

La Figura 7 muestra esquemáticamente el dispositivo de barra de transporte abatible para la manipulación de la máquina (1). 45

Para facilitar la manipulación de la máquina de la invención, se ha dispuesto una barra de transporte abatible, que en la Figura se muestra con la referencia (900) en su posición abatida, que permite elevar la máquina con un puente grúa sin ningún equipamiento adicional (por ejemplo cadenas), lo cual supone un importante ahorro de tiempo a la hora de colocarla en las pistas de trabajo. El diseño abatible evita proporcionar altura innecesaria a la máquina (1), algo muy importante debido a las restricciones de altura que pueden presentarse en determinadas fábricas, 50 especialmente si disponen de sistemas automatizados de alimentación de hormigón.

La barra de transporte tiene dos posibles posiciones (910, 920) de elevación: a) si únicamente se desea elevar el módulo motriz, se emplea una de las posiciones (910). Esto será necesario, por ejemplo, a la hora de cambiar el molde; b) si es la máquina completa (la parte activa junto con el molde) lo que se desea elevar, se recurrirá a la otra 55 posición posible (920). Así, se hará, por ejemplo, a la hora de mover la máquina (1) a una nueva pista de trabajo.

El uso de dos posiciones diferenciadas permite mantener el conjunto nivelado en ambos casos, sin necesidad de recurrir a varios puntos de anclaje. Nótese que la posición longitudinal del centro de gravedad es diferente según se trate de la máquina completa o de únicamente el módulo motriz superior. La barra de transporte puede desplazarse 60 a cualquiera de las dos posiciones fácilmente manipulando el puente grúa. Asimismo, el diseño del guiado, garantiza que la posición escogida se mantiene enclavada hasta volver a depositar la máquina sobre la pista, de modo que se garantice la seguridad en la manipulación durante todo el tiempo.

Se describen someramente a continuación otros componentes de la máquina (1). 65

Chasis de tracción.-La misión del chasis (70) es soportar el resto de componentes funcionales de la máquina (1), al mismo tiempo que permite el movimiento de la máquina (1) a lo largo de la pista. Este movimiento es necesario por un doble motivo:

a) durante el proceso de extrusión la máquina debe 'acompañar' la salida del producto conformado, a su misma 5 velocidad, de modo que el movimiento a lo largo de toda la pista permita la obtención de una viga que aproveche el total de la longitud disponible; y b) al margen del proceso de extrusión, la tracción debe permitir el desplazamiento de la máquina a mayor velocidad (del orden de 30 m/min) para permitir su posicionamiento sin depender del puente grúa de la nave, lo que le otorga mayor autonomía.

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El accionamiento de la tracción se efectúa mediante un motor eléctrico conectado a la red a través de un variador, lo que permite regular el valor de la velocidad en función de que se desee una velocidad lenta (durante la extrusión) o una más elevada (para desplazar la máquina a lo largo de las pistas). Pese a su mayor coste, es altamente conveniente recurrir a un variador debido a que la velocidad correspondiente a la extrusión podría variar en función de las características del hormigón e incluso del producto conformado. 15

La transmisión del movimiento desde el motor a las ruedas se hace mediante un conjunto de piñones y cadenas, empleando para ello un eje intermedio secundario. Este eje es necesario para comunicar la tracción a ambas ruedas sin conectarlas mediante un eje común que interferiría con el producto fabricado o con los cables de tensado dispuestos sobre la pista. Una cadena transmite el movimiento desde el motor a dicho eje, al mismo tiempo que 20 otras dos cadenas, conectadas a sendos piñones en los extremos del eje, transmiten el movimiento a cada una de las dos ruedas motrices.

Sobre el chasis se dispone el resto de componentes funcionales de la máquina (1) empleando, como regla general, uniones desmontables atornilladas, de modo que cada uno de los conjuntos pueda aislarse de la máquina para 25 labores de mantenimiento o reparación de un modo sencillo y rápido.

La configuración 'modular' de la máquina extrusora de la invención también es ventajosa para poder fabricar diferentes productos; de este modo únicamente será necesario disponer de diferentes modelos de aquellos módulos exclusivos para cada producto a elaborar, entre los que no se encuentra el chasis de tracción. 30

Molde posterior.- La función principal del molde posterior (80) es proporcionar la geometría externa definitiva al producto, tanto a su superficie superior como a las laterales. Para ello, y para lograr un buen acabado, las diferentes superficies de contacto presentan un movimiento alternativo de deslizamiento, logrado por el concurso de un motor que transmite su movimiento a través de unas excéntricas. Este movimiento será similar al que se obtiene en el 35 movimiento longitudinal de los alveolos (130), y para su consecución se recurrirá nuevamente a la conversión del movimiento rotativo del motor en un movimiento oscilante mediante el empleo de excéntricas.

Dado que la amplitud de los movimientos en juego es muy reducida, al tiempo que la frecuencia es muy elevada, tanto las piezas laterales como la superior destinadas a configurar una viga se unirán al conjunto del molde posterior 40 (80) mediante elementos elásticos que cuales permitirán el grado de libertad requerido. El empleo de elementos elásticos es muy sencillo de materializar y ofrece mejores resultados que otras alternativas, tales como las uniones articuladas, susceptibles de desgastarse muy rápido dada la elevada frecuencia de los movimientos.

Cada una de las caras de contacto se moverá en oposición a las adyacentes, para facilitar el conformado y la 45 ausencia de adherencia, evitando que la masa de hormigón 'acompañe' a las piezas en su deslizamiento. Nuevamente se empleará una correa para realizar la transmisión del giro hasta las excéntricas, debido a las elevadas velocidades en juego.

Tolva.- Alojada en la parte central de la máquina (1), y acoplada mediante uniones roscadas, la tolva (40) es la 50 responsable de albergar el hormigón fresco que va a ser extruido. La tolva es un elemento estático construido mediante chapas soldadas, dotado de la geometría adecuada para garantizar un correcto deslizamiento del hormigón hacia los husillos (110).

Enrollador eléctrico.- La misión del enrollador eléctrico (30) es garantizar la alimentación eléctrica de la máquina (1) 55 permitiendo al mismo tiempo que ésta pueda desplazarse en relación a una toma de corriente fija. De no emplearse un sistema de este tipo, sería necesario que la alimentación eléctrica acompañase la máquina, empleando por ejemplo el puente grúa, lo cual limitaría enormemente la autonomía funcional del dispositivo. Para este tipo de maquinaria, existen alternativas al empleo de un enrollador eléctrico, como es el caso de las baterías recargables. En el caso de la máquina de la invención, dadas las elevadas potencias demandadas por los diferentes motores 60 empleados, sería necesario incluir baterías de un tamaño y peso excesivamente elevados, lo cual desestima esta opción. El enrollador (30) consta de un tambor sobre el que se acopla un eje, unido al cual se incluye un sistema rotativo de escobillas, responsables de recibir la alimentación y transmitirla a la máquina. Acoplado al eje mediante uniones elásticas se incluye un nuevo motor eléctrico, necesario para hacer girar el disco en el sentido correspondiente, según sea necesario enrollar o desenrollar el cable, dependiendo del sentido de avance. La 65 máquina de la invención presenta un control electrónico de par, de modo que el ajuste de la velocidad del enrollador se hace electrónicamente en todo momento, lo que mejora la fiabilidad de la máquina al no haber elementos mecánicos susceptibles de desgaste y mantenimiento.

Bastidor delantero.- El bastidor delantero (50) cumple dos funciones fundamentales: a) estructuralmente, sirve de soporte para los motores alojados en la parte delantera de la máquina (1), esto es, los motores para la tracción de la 5 extrusora, para el movimiento longitudinal de los sistemas de husillos (110) y para el giro de alveolos (130) y husillos extrusores (110); b) constituye el cerramiento de la parte frontal de la máquina (1), necesario desde un punto de vista estético y para proteger a los componentes de la máquina del polvo, suciedad y otros agentes adversos. También es importante para amortiguar los ruidos generados por los motores durante el funcionamiento de la máquina. 10

El motivo de anclar los motores en el bastidor (50), en lugar de hacerlo en los módulos accionados por cada uno de ellos, es sencillo. En caso de requerirse la fabricación de dos o más productos diferentes, se puede emplear la misma máquina, cambiando en cada caso los conjuntos de husillos, moldes y demás. Conectando éstos nuevamente a los diferentes motores, se está en condiciones de elaborar un producto diferente sin necesidad de 15 'duplicar' los motores, que son uno de los componentes más caros. En definitiva, de este modo se aumenta la versatilidad de la máquina (1), evitando tener que emplear máquinas individuales específicas para cada producto a fabricar.

Nuevamente, se trata de un módulo fundamentalmente estático, construido en este caso a base de tubo metálico y 20 otros perfiles estructurales. El conjunto irá cubierto de chapa metálica para garantizar el cerramiento del conjunto y mejorar el aspecto estético de la máquina. Para permitir un acceso ágil a las partes mecánicas situadas en la parte frontal de la máquina, como es el caso de los motores, piñones, cadenas o correas, sin necesidad de recurrir a uniones que requieran del uso de herramientas, todo el bastidor (50) está dotado de portones abatibles acompañados de cilindros de gas para su accionamiento manual u otros sistemas similares. Con ello es posible 25 acceder de un modo rápido a aquellos componentes que requieran labores de sustitución o mantenimiento. A su vez, el conjunto del bastidor (50) se une mediante tornillos a la base de la máquina (1), de modo que cuando se vaya a efectuar un cambio en los husillos y molde, tanto el bastidor como los motores que sustenta puedan retirarse de modo rápido y sencillo.

30

Protección posterior.- La parte posterior de la máquina (1) también está adecuadamente protegida y cubierta para mejorar la durabilidad del conjunto. En este caso la protección no cumple ninguna función estructural sino exclusivamente protectora, lo que permite un diseño aligerado.

Nuevamente, para evitar desmontar la protección en su integridad se dispone de portones abatibles u otros sistemas 35 equivalentes en las diferentes superficies, para optimizar al máximo el acceso a los componentes funcionales del molde posterior.

Una vez descrita suficientemente la invención, así como una realización preferente de la misma, sólo debe añadirse que es posible realizar modificaciones en la configuración y componentes de la máquina extrusora sin alejarse del ámbito de la invención como se recoge en las Reivindicaciones adjuntas. 40

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una máquina (1) para fabricación de elementos prefabricados de hormigón pretensado por extrusión y moldeo, que comprende:

   5

   un módulo motriz que esencialmente comprende:

   unos motores (150, 160) de un sistema (10) de accionamiento de un conjunto de una pluralidad de husillos helicoidales (110) y una pluralidad igual de correspondientes alveolos (130), responsable de extruir unos elementos prefabricados de hormigón y de conformar en ellos unas cavidades interiores; 10

   un sistema (20) de soporte de cables empleado para sustentar unos cables metálicos para su pretensado en una posición adecuada; y un enrollador eléctrico (30) para alimentación de energía a la máquina (1) permitiendo al mismo tiempo el libre desplazamiento de ella a lo largo de unas pistas, dicho enrollador disponiendo de un control electrónico de par para ajustar la velocidad de giro del enrollador; 15

   una tolva (40) para recibir hormigón fresco y entregarlo al conjunto de husillos helicoidales (110) y de alveolos (130) para su conformado;

   un bastidor delantero (50) que cierra una parte delantera de la máquina (1) y sustenta los motores (150, 160) de 20 accionamiento de los husillos helicoidales (110) y los alveolos (130);

   una protección posterior (60) que cubre una parte posterior de la máquina (1);

   un módulo de molde que esencialmente comprende: unos mecanismos (120, 140, 170, 180) de conversión del 25 movimiento de giro proporcionado por los motores (150, 160) del sistema de accionamiento de husillos helicoidales (10) a los diferentes movimientos que se requieren en los husillos responsables de extruir el hormigón;

   un chasis de tracción (70), que constituye el soporte básico de la máquina (1) y permite su desplazamiento a lo largo de las pistas de conformado; y un molde afinador posterior (80), que conforma una geometría y acabado definitivos 30 de las superficies exteriores del elemento de hormigón, en la que dicho sistema (10) de accionamiento del conjunto de husillos helicoidales (110) y de alveolos (130) acciona un primer movimiento continuo de giro de un primer eje (154) exterior hueco de los husillos helicoidales (110), un segundo movimiento alternativo de oscilación angular de baja amplitud y alta frecuencia de un segundo eje de rotación macizo (159) de los alveolos (130), interior y coaxial al eje (154) de los husillos (110), y un tercer movimiento alternativo de oscilación lineal longitudinal conjunta de cada 35 husillo (110) y su correspondiente alveolo (130), siendo dichos tres movimientos independientes entre sí; en la que dichos primer y segundo movimientos son accionados por un grupo común de varios motores idénticos (150), en donde el grupo común de varios motores idénticos (150) está controlado por un variador de frecuencia que permite regular su velocidad de rotación, y acciona una caja de piñones (152) por la cual, mediante un conjunto de transmisiones por piñón y cadena, se obtiene rotación en varios ejes de salida (153), siendo el número de dichos 40 ejes de salida (153) igual al número de husillos (110), y en un eje de salida adicional (155); en donde los ejes de salida (153) de la caja de piñones (152) están conectados mediante cadenas de transmisión a un eje exterior (154) correspondiente a cada uno de los husillos (110), cada uno de dichos ejes (154) estando rígidamente unido a su correspondiente husillo extrusor (110);

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   en donde el eje de salida adicional (155) de la caja de piñones (152) está conectado mediante unas cadenas de transmisión, unas excéntricas (156), unos brazos articulados (157) y unas palancas (158) a unos ejes de rotación macizos (159) interiores a, y, coaxiales con los ejes (154) de los husillos (110) para convertir, con independencia del giro del husillo (110), el giro continuo del eje de salida adicional (155) en un movimiento angular oscilante de los ejes de rotación interiores (159) que son independientes de los husillos (110) y cada uno de dichos ejes (159) estando 50 rígidamente unido a un alveolo (130) correspondiente; en la que dicho tercer movimiento alternativo de oscilación lineal conjunta de cada husillo (110) y su correspondiente alveolo (130) es accionado por un motor independiente (160) cuyo giro se transmite mediante una correa (161) y se transforma en oscilación lineal longitudinal mediante una excéntrica (162) articulada con una palanca auxiliar (163) que, mediante una barra de transmisión (164) transmite el movimiento longitudinal a una abrazadera (165) unida al conjunto husillo-alveolo. 55
2. 2. La máquina de la reivindicación 1 en la que sobre el mismo eje de salida (155) se disponen dos excéntricas (156) contrapuestas, cada una conectada a un brazo articulado (157), que causan que los brazos articulados (157) y por ello las palancas (158) unidas a ellos realicen movimientos opuestos, de forma que unas determinadas palancas (158) unidas a unos correspondientes alveolos (130) causarán un movimiento angular de dichos alveolos en un 60 determinado sentido de rotación, y otras determinadas palancas (158) unidas a otros correspondientes alveolos (130) causarán un movimiento angular de dichos alveolos en el sentido de rotación opuesto.
3. 3. La máquina de la reivindicación 1 en la que el sistema (20) de soporte de cables que permite efectuar movimientos de giro y elevación de dichos soportes comprende dos tuercas de accionamiento (210, 220 65 respectivamente) accesibles desde el exterior de la máquina (1), una primera tuerca (210) accionando el giro de los soportes por un juego de piñones cónicos, y una segunda tuerca (220) accionando la elevación del sistema (20) mediante un rodamiento (240) guiado verticalmente en el interior de dos piezas mecanizadas (230) con un recorrido en espiral.
4. 4. La máquina de la reivindicación 1 en la que el molde afinador posterior (80), la tolva (40) y la protección posterior 5 (60) son unos módulos independientes del resto de la máquina (1).
5. 5. La máquina de la reivindicación 1 que además comprende un control electrónico de tracción de la máquina, que ajusta automáticamente la velocidad de la misma según las necesidades del proceso de extrusión mediante el empleo de un encoder y de un variador de frecuencia, lo que permite utilizar un mismo conjunto de motores de los 10 distintos accionamientos para fabricar productos diferentes.

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