ES2960792T3 - Método para controlar el funcionamiento de un torno cabrestante y un torno cabrestante que implementa dicho método - Google Patents

Método para controlar el funcionamiento de un torno cabrestante y un torno cabrestante que implementa dicho método Download PDF

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Abstract

Este proceso está destinado a controlar el funcionamiento de un cabrestante. Este cabrestante incluye:- un tambor de almacenamiento (2) de un cable de elevación o acarreo (6), accionado por un primer motor eléctrico (3), siendo uno de los extremos de dicho cable solidario del tambor (2);- un cabrestante (4), formado por al menos un tambor alrededor del cual se enrolla dicho cable procedente del tambor de almacenamiento en varias vueltas distribuidas en una única capa, estando el otro extremo del cable destinado a levantar o arrastrar una carga (7), siendo girado dicho tambor de cabrestante mediante un segundo motor eléctrico (5). El método consiste en fijar el par del motor eléctrico (3) del tambor de almacenamiento (2) a un valor nominal mínimo y constante. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para controlar el funcionamiento de un torno cabrestante y un torno cabrestante que implementa dicho método
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de los tornos y más específicamente a los tornos denominados cabrestantes.
Un torno cabrestante normalmente está constituido por uno o dos tambores de tracción, que se mueven en rotación por medio de un motor, generalmente eléctrico, en la periferia del cual o de los cuales se enrolla un cable de tracción generalmente según una pluralidad de vueltas distribuidas en una sola capa. Dicho cable se almacena a continuación, en un carrete de almacenamiento, generalmente contiguo al cabrestante y tradicionalmente con un eje de rotación paralelo al eje de rotación del cabrestante, concretamente, con vistas a permitir el almacenamiento de grandes longitudes de cable, moviéndose dicho carrete en rotación por medio de un motor, también eléctrico.
La bien conocida ventaja de la implementación de un cabrestante radica en la capacidad de desplegar una fuerza particularmente grande, que sirve, concretamente, para levantar o tirar de cargas pesadas.
Estado de la técnica anterior
Los tornos cabrestantes han demostrado su eficacia desde hace muchos años. Sin embargo, por un número determinado de razones, concretamente, vinculadas a la naturaleza de la superficie exterior del o de los tambores que constituyen el cabrestante, al desgaste del cable o a las condiciones de uso, en concreto, atmosféricas (escarcha o hielo en la superficie), no es raro observar un deslizamiento relativo del cable sobre el o los tambores del cabrestante y, por tanto, como consecuencia, una disminución de la eficacia de la tracción ejercida sobre el cable y, además, del rendimiento del motor que acciona en rotación dicho cabrestante.
Con el fin de controlar de manera más eficaz este deslizamiento relativo del cable alrededor del cabrestante, se ha propuesto, por ejemplo, en el documento EP 3319899, que divulga el preámbulo de las reivindicaciones independientes, proveer a la entrada del torno un dispositivo para medir la velocidad del cable, que se compara con la velocidad de rotación del cabrestante. En función de la comparación de estas velocidades respectivas, se modifica el par del motor que acciona en rotación el carrete de almacenamiento, con el fin de generar una tracción más intensa en el cable entre el carrete de almacenamiento y el cabrestante y, como consecuencia, conferir de nuevo una adherencia determinada al cable en el cabrestante.
Si bien el método descrito en el presente documento permite efectivamente obtener el resultado deseado, en cambio, requiere la implementación de un órgano adicional, en este caso, el dispositivo de medición del cable a la entrada del torno, normalmente montado en una polea de retorno, haciendo, por tanto, más complejo el torno resultante y acelerando el desgaste del cable debido a su paso por el interior de la garganta de dicha polea de retorno, sin perjuicio de la libre rotación de esta última. Asimismo, el dispositivo descrito en este documento implementa, debido a su propio modo de funcionamiento, un ajuste permanente del par en el motor que acciona el carrete de almacenamiento. Al hacerlo, debido a las variaciones permanentes que actúan sobre dicho motor, se acelera el desgaste de este último y, además, se pierde fiabilidad.
El documento US 4234 167 describe otro medio para controlar el correcto enrollado del cable en el tambor de un torno.
Otra dificultad radica en la realización de un enrollado ordenado del cable procedente del cabrestante en el carrete de almacenamiento. De hecho, convencionalmente, el cable procedente del cabrestante se guía en la periferia del carrete de almacenamiento mediante un tornillo de devanado, que permite, de manera conocida, realizar el enrollado vuelta a vuelta, luego capa a capa del cable en dicho carrete de almacenamiento. Sin embargo, con el fin de permitir el correcto funcionamiento de este tornillo de devanado, la tensión del cable a la salida del cabrestante debe ser suficiente, a falta de lo cual, se observa un enrollado desordenado en el carrete de almacenamiento, lo que, en última instancia, resulta en un mal funcionamiento del torno.
El objetivo que persigue la presente invención es idéntico al que pretende solucionar estos diversos problemas, a la vez que se simplifica el torno en cuestión.
Breve presentación de la invención
Para ello, la invención tiene por objeto un método para controlar el funcionamiento de un torno cabrestante, en el que dicho torno comprende:
un carrete de almacenamiento de un cable, accionado por un primer motor eléctrico, estando uno de los extremos de dicho cable unido al carrete;
un cabrestante, constituido por al menos un tambor alrededor del cual se enrolla dicho cable procedente del carrete de almacenamiento según una pluralidad de vueltas distribuidas en una sola capa, moviéndose dicho al menos un tambor en rotación por medio de un segundo motor eléctrico.
Según la invención, el par del motor del carrete de almacenamiento se fija en un valor nominal mínimo y constante.
Normalmente, este valor mínimo se determina en función del número de vueltas en el o los tambores del cabrestante, del coeficiente de rozamiento mínimo de la superficie periférica del o de los tambores del cabrestante que se encuentra en funcionamiento y de la tensión mínima necesaria para garantizar el correcto enrollado del cable en el carrete de almacenamiento.
Al hacerlo, incluso si interviene un deslizamiento del cable en el o los tambores del cabrestante, la tensión generada sobre dicho cable por el carrete de almacenamiento mantiene el enrollado de este último ordenado en dicho carrete de almacenamiento. Este principio, que podría considerarse que conlleva un consumo eléctrico excesivo del motor del carrete de almacenamiento, no plantea, de hecho, ningún problema, en la medida en que la potencia de este último se minimiza por la elección del número de vueltas en el cabrestante, al estar proporcionado el esfuerzo real por el motor que acciona el o los tambores del cabrestante, no participando el carrete de almacenamiento en el esfuerzo de elevación o tracción.
Según otro aspecto de la invención, el deslizamiento del cable sobre el o los tambores del cabrestante puede tener importantes consecuencias en términos de seguridad. Por lo cual, con el fin de superar esta dificultad, la invención también consiste en detectar este fenómeno de deslizamiento, para poder generar una acción positiva. Normalmente, según la invención:
■ se mide la longitud efectiva de desenrollado del cable determinando el número de rotaciones del carrete de almacenamiento;
■ se compara dicha longitud efectiva con la longitud teórica de desenrollado del cable integrando en el tiempo la velocidad angular de rotación del motor del cabrestante;
■ en caso de que el valor resultante de esta comparación supere un umbral determinado, se induce el accionamiento de unos frenos mecánicos de bloqueo del carrete de almacenamiento.
En otros términos, la invención ya no consiste en añadir un medio técnico adicional para determinar las velocidades relativas del carrete de almacenamiento y del cabrestante midiendo una magnitud adicional, sino en integrar dentro de los elementos constitutivos fundamentales de un torno cabestrante un dispositivo capaz de medir de manera sencilla una de las magnitudes, en este caso, la longitud teórica de desenrollado del cable. Al hacerlo, se simplifica considerablemente la gestión de dicho cabrestante.
Además, debido a que no se recurre a ningún dispositivo mecánico adicional, tal como, por ejemplo, el implementado en la técnica anterior mencionada anteriormente, el funcionamiento del dispositivo de la invención en condiciones hostiles, tales como, por ejemplo, las inherente a las turbulencias, a las condiciones climáticas, etc., no se ve afectado.
La invención también se refiere a un torno cabrestante que implementa este método.
Este cabrestante comprende:
■ un carrete de almacenamiento de un cable, accionado por un primer motor eléctrico, estando uno de los extremos de dicho cable unido al carrete;
■ un cabrestante, que consta de al menos un tambor alrededor del cual se enrolla dicho cable procedente del carrete de almacenamiento según una pluralidad de vueltas distribuidas en una sola capa, estando el otro extremo del cable destinado a levantar o tirar de una carga, moviéndose dicho cabrestante en rotación por medio de un segundo motor también eléctrico.
Según la invención, se asocia un codificador al carrete de almacenamiento, capaz de suministrar información correspondiente al número de rotaciones realizadas por dicho carrete de almacenamiento a una electrónica de gestión, siendo esta última capaz de determinar, en función de este dato, del diámetro de dicho carrete de almacenamiento, del diámetro del cable y del número máximo de vueltas de cable por capa en dicho carrete, la longitud efectiva de desenrollado del cable. Esta electrónica de gestión está conectada a una unidad de gestión de dicho torno, al nivel de la cual llega la información relativa a la velocidad del motor que acciona en rotación el o los tambores del cabrestante, y así establecer una comparación entre la longitud teórica de desenrollado del cable y la longitud efectiva de dicho desenrollado. En caso de superar un umbral determinado, la unidad de gestión inicia la activación inmediata de los frenos mecánicos que actúan sobre el carrete de almacenamiento.
Breve descripción de las figuras
La manera en la que puede realizarse la invención y las ventajas que se derivan de ella se apreciarán mejor en los ejemplos de realización que siguen, aportados a título indicativo y no limitativo, como respaldo de la única figura que se adjunta.
La figura 1 es una representación esquemática del torno cabestrante conforme a la invención.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 muestra claramente de manera esquemática, por un lado, el carrete de almacenamiento (2) y, por otro lado, el tambor, en este caso uno solo, que constituye el cabrestante (4) con el que está provisto el torno de la invención. Los respectivos ejes de rotación del carrete de almacenamiento y del cabrestante son paralelos entre sí.
El carrete de almacenamiento (2) se mueve en rotación por medio de un primer motor eléctrico (3). El cabrestante (4) se mueve en rotación por medio de un segundo motor (5), también eléctrico.
Estos dos motores eléctricos desarrollan potencias diferentes. De hecho, el motor eléctrico (5) del cabrestante es mucho más potente, en la medida en que dicho cabrestante proporciona la tracción de la carga (7). Como consecuencia, el motor eléctrico (3) del carrete de almacenamiento desarrolla una potencia significativamente menor, puesto que, de todos modos, solo está destinado a proporcionar la fuerza contraria necesaria para el funcionamiento con el fin de proporcionar, en concreto, un enrollado ordenado del cable en el carrete de almacenamiento, sin participar en la tracción de dicha carga.
Entre el carrete de almacenamiento (2) y el cabrestante (4), se extiende un tramo de cable (8), en principio sistemáticamente en tensión. Por simplicidad, no se ha representado el tornillo de devanado ni sistema equivalente, que proporciona de manera conocida, un enrollado regular del cable en el carrete de almacenamiento.
Uno de los extremos del cable (6) se fija mecánicamente al carrete de almacenamiento (2), de modo que no pueda haber deslizamiento de dicho cable al nivel de dicho carrete de almacenamiento.
El otro extremo libre del cable recibe una carga (7), destinada a ser arrastrada por medio del torno de la invención.
Según la invención, al motor eléctrico (3) del carrete de almacenamiento (2) se le impone un funcionamiento a un par nominal mínimo constante. Al hacerlo, incluso en condiciones susceptibles de favorecer el deslizamiento del cable sobre el o los tambores del cabrestante (4), por ejemplo, debido al recubrimiento de la superficie periférica del o de los tambores del cabrestante de una capa de escarcha o hielo, se dispone siempre de una tensión T<1>ejercida por el carrete de almacenamiento (2) sobre el tramo de cable (8) separando el carrete de almacenamiento (2) del cabrestante (4) lo suficiente para garantizar el correcto desenrollado y enrollado de dicho cable en dicho carrete de almacenamiento (2).
A título ilustrativo, se indican los siguientes datos numéricos:
• carga (7) que hay que levantar o traccionar: 350 kg
• número de vueltas 0 del cable en el cabrestante: 6,6
• coeficiente de fricción f de la superficie periférica del tambor del cabrestante: 0,05
Se sabe que la relación de las tensiones, respectivamente, la tensión Ti del tramo de cable (8) que separa el carrete de almacenamiento (2) del cabrestante (4) respecto a la tensión T<2>inherente a la carga (7) traccionada o levantada por dicho cabrestante responde a la siguiente ecuación:
Por lo cual, en la hipótesis más extrema en términos de adherencia del cable al tambor del cabrestante (f = 0.05), se llega a una carga de aproximadamente 350 kg, a un valor de Ti próximo a los 20 kg. Esta tensión máxima es fácilmente alcanzable, sin necesidad de sobredimensionar el motor eléctrico que acciona el carrete de almacenamiento, simplemente fijando el par a su valor mínimo.
Al hacerlo se dispone de una tensión permanente y suficiente del tramo de cable (8), para garantizar el correcto funcionamiento del tornillo de devanado y, como consecuencia, un enrollado ordenado del cable en el carrete de almacenamiento.
Asimismo, según otro aspecto de la invención, se asocia al eje de rotación del carrete de almacenamiento (2), un codificador (1), que permite determinar con precisión el número de revoluciones realizadas por el carrete de almacenamiento (2). Esta información se comunica a una electrónica de gestión, programada para determinar, debido al conocimiento del diámetro de dicho carrete de almacenamiento, del diámetro del cable y del número de vueltas de cable por capa de dicho carrete de almacenamiento, la longitud teórica de desenrollado del cable (6). Esta longitud teórica constituye uno de los dos valores destinados a compararse de acuerdo con el método de la invención.
A la salida del carrete de almacenamiento (2), el cable se enrolla alrededor del cabrestante (4) del que, también en este caso, se conoce el diámetro exterior. Se sabe que la relación de las tensiones del tramo de cable (8) respecto a la tensión resultante de la carga (7) sobre el cable (6), depende directamente, por un lado, del número de vueltas de enrollado del cable en el cabrestante (4) y, por otro lado, de un coeficiente de rozamiento del cable en la periferia de dicho cabrestante, coeficiente susceptible de variar en función de las condiciones de uso del torno, del desgaste del cable o de la superficie exterior del cabrestante (véase la relación anterior).
Si a pesar de estar el motor eléctrico del carrete de almacenamiento funcionando al par mínimo, se produjera un deslizamiento del cable en el tambor del cabrestante, el método conforme a la invención determina la longitud teórica de desenrollado del cable determinando la velocidad del motor (5) que proporciona la rotación de dicho cabrestante. Una simple integral en el tiempo de esta velocidad permite determinar la longitud teórica de desenrollado del cable.
Comparando la longitud teórica de desenrollado del cable, por un lado, y la longitud efectiva de desenrollado del cable, por otro lado, se determina un valor resultante que se compara con un umbral determinado, almacenado en una unidad de gestión (no representada) de dicho torno. Si este valor supera un umbral determinado, dicha unidad de gestión inicia inmediatamente el accionamiento de los frenos, mecánicos en este caso, en el carrete de almacenamiento (2) y, por tanto, el bloqueo del cable, por razones evidentes de seguridad.
Es fácil entender el interés del método de gestión del torno conforme a la invención, que permite optimizar el funcionamiento de dicho torno sin necesidad de implementar un dispositivo adicional, como se describe, por ejemplo, en la técnica anterior.
Como consecuencia, también se optimizan el comportamiento térmico y la vida útil del motor del carrete de almacenamiento, aunque funcione al par mínimo, mediante un simple dimensionamiento suficiente de su potencia.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Método para controlar el funcionamiento de un torno cabestrante, en el que dicho torno comprende:
■ un carrete de almacenamiento (2) de un cable de elevación o tracción (6), estando dicho carrete accionado por un primer motor eléctrico (3), estando uno de los extremos de dicho cable unido al carrete (2);
■ un cabrestante (4), constituido por al menos un tambor alrededor del cual se enrolla dicho cable procedente del carrete de almacenamiento (2) según una pluralidad de vueltas distribuidas en una sola capa, estando el otro extremo del cable destinado a levantar o tirar de una carga (7), moviéndose dicho al menos un tambor del cabestrante en rotación por medio de un segundo motor eléctrico (5),
caracterizado por que el par del motor eléctrico (3) del carrete de almacenamiento (2) se fija en un valor nominal mínimo y constante, determinado en función del número de vueltas de cable en el o los tambores del cabrestante (4), del coeficiente de rozamiento mínimo de la superficie periférica del o de los tambores del cabrestante que se encuentra en funcionamiento y de la tensión mínima necesaria para garantizar el correcto enrollado del cable en el carrete de almacenamiento (2), y
por que:
■ se mide la longitud efectiva del desenrollado del cable determinando el número efectivo de rotaciones del carrete de almacenamiento (2);
■ se compara dicha longitud efectiva con la longitud teórica de desenrollado del cable integrando en el tiempo la velocidad de rotación del motor (5) del cabrestante (4);
■ en caso de que el valor resultante de esta comparación supere un umbral determinado, se induce el accionamiento de unos frenos mecánicos de bloqueo del carrete de almacenamiento.
2. Método para controlar el funcionamiento de un torno cabrestante según la reivindicación 1, en el que se determina la longitud efectiva de desenrollado del cable por medio de una electrónica de gestión integrada en el torno, al nivel de la cual llega la información procedente de un codificador (1) montado en el eje de rotación del carrete de almacenamiento (2), y capaz de determinar dicha longitud efectiva en función del número de rotaciones del carrete de almacenamiento, del diámetro de dicho carrete de almacenamiento, del diámetro del cable (6) y del número máximo de vueltas de cable por capa en dicho carrete.
3. Torno cabrestante que implementa el método según una de las reivindicaciones 1 y 2 que comprende:
■ un carrete de almacenamiento (2) de un cable de elevación o tracción (6), estando dicho carrete accionado en rotación por un primer motor eléctrico (3), estando uno de los extremos de dicho cable unido al carrete y estando dicho carrete de almacenamiento (2) provisto de frenos mecánicos;
■ un cabrestante (4), constituido por al menos un tambor alrededor del cual se enrolla dicho cable procedente del carrete de almacenamiento (2) según una pluralidad de vueltas distribuidas en una sola capa, estando el otro extremo del cable destinado a levantar o tirar de una carga (7), moviéndose dicho al menos un tambor en rotación por medio de un segundo motor (5), también eléctrico;
caracterizadopor que se asocia un codificador (1) al eje de rotación del carrete de almacenamiento (2) con el fin de determinar el número de rotaciones de dicho carrete de almacenamiento (2) y por que el torno además integra una electrónica de gestión, capaz de determinar, en función de dicho número de rotaciones, del diámetro de dicho carrete de almacenamiento (2), del diámetro del cable (6) y del número máximo de vueltas de cable por capa, la longitud efectiva de desenrollado del cable (6).
4. Torno de cabrestante según la reivindicación 3,caracterizadopor que comprende una unidad de gestión, al nivel de la cual llega la información relativa a la longitud teórica de desenrollado del cable, por un lado, y la velocidad del motor (5) que acciona en rotación dicho al menos un tambor del cabrestante (4), por otro lado, siendo dicha unidad de gestión capaz de establecer una comparación entre la longitud teórica de desenrollado del cable y la longitud efectiva de dicho desenrollado, que, si supera un umbral determinado, inicia la activación de los frenos mecánicos del carrete de almacenamiento.
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