WO2012072834A1 - Dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero - Google Patents
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Definitions
- the object of the present invention is a robotic cleaning device for use on surfaces or external parts of large steel structures, such as wind turbine towers. Background of the invention.
- Caterpillar robots with a magnetic sole are known, for example in EP 1 650 116, in which the drive means consist of two opposite and independent motors, which control the two opposite tracks independently by remote control. In this way the robot can be moved in any direction by the movement of one or the other caterpillar of the robot.
- Said side hinge means comprising at least one longitudinal intermediate hinge means having a longitudinal intermediate shaft substantially capable of allowing a unit to oscillate laterally and transversely with respect to the other and characterized in that the side hinge means further comprise a transverse hinge means , said transverse hinge means having a transverse rotational coupling substantially capable of allowing one unit to rotate with respect to the other and where in front and / or behind each unit are provided arms, where each arm is provided with a magnetic advance belt free supported by respective free rotation wheels.
- the robotic device for cleaning external steel structures, object of the present invention comprises two symmetrical cleaning arms and a track-type tractor device with displacement by magnetic soles on the bands of said caterpillar robot, comprising two independent drive units joined together.
- said side hinge means comprising at least one longitudinal intermediate hinge means having a longitudinal intermediate shaft substantially capable of allowing one unit to oscillate laterally and transversely with respect to the other and where the side hinge means further comprise a transverse hinge means, said transverse hinge means having a transverse rotational coupling substantially capable of allowing one unit to rotate with respect to the other and where front and / or behind each unit are provided arms, where each arm is supported by respective free-rotating wheels;
- each cleaning arm is characterized in that said arms are integrally connected to the tractor device by means of a plurality of structural profiles and consist essentially of a cleaning roller each driven by a reduction motor coupled to said roller and a plurality of nozzles configured for:
- FIG 1. Shows a view of one of the symmetrical arms that make up the cleaning means that are an integral part of the robotic device for cleaning external steel structures, object of the present invention.
- FIG 2. Shows a view of the assembly of the robotic device for cleaning external steel structures, object of the present invention.
- the cleaning means incorporating the robotic device object of the present invention comprise essentially two symmetrical arms (100,200) to the one represented in Figure 1, jointly and severally attached to a tractor or robot device 300 that it moves through a system of straps with magnets and that is configured for cleaning metal surfaces, both grease stains, oils, and other dirt present in large steel structures, such as wind turbine towers.
- Figure 1 shows how the cleaning arms (100,200) consist essentially of a cleaning roller 5 each driven by a reduction motor 1 coupled to said roller 5 and a plurality of nozzles 19 configured to send water for rinsing.
- the rollers 5 are driven by their respective reduction motor 1, causing said roller 5 to start rotating.
- the tractor 300 is already literally attached to the steel structure, thanks to the magnets that are available in the tractor chain and which allows the whole device to move upwardly through said structure.
- the dosing pump is activated, which, connected to the cleaning liquid tank, allows the passage of the cleaning chemical contained in said tank through hoses connected to the collector (23,24), through a first pipe of distribution 6, towards a second distribution pipe 11 located in the antero-upper zone of the roller 5, and a third distribution pipe 12 located in the last-lower part of the roller 5.
- the second and third pipes (11,12) are made by PVC distribution pipes commonly used in water installations, the latter pipes being housed inside a plurality of structural profiles (2,3,4), It can be replaced by a single profile that contains all the distribution tubes.
- This plurality of structural profiles (2,3,4) are configured to join the roller-motor assembly (5.1) located at a first end of the first profile 2, with the rest of elements that make up the arms (100,200).
- the structural profiles (1,2,3) are connected to the tractor device 300 by means of a support plate 14, integral to said structural profiles by means of the first pipes 6, and a structural reinforcement 8.
- the cleaning arms (100,200) are completed with a support wheel 7 and freewheel, located in the inverse part of where the roller 5 is located, so that, in position of use, compensate the weight of said roller and facilitate the push of the tractor device 300.
- a non-limiting application of the robotic device object of the invention is the cleaning of wind turbine towers. This cleaning is done both upstream and downstream.
- the sequence of use of the device is described below:
- Cleaning work upstream consisting of the drive of the metering pump, actuation of the solenoid valves 18 that govern the pipes (6,11,12) upstream, and expulsion of the Diluted chemical, which passes from the tank, through the first pipe 6, to the second and third plurality of pipes (11.12) where the dilution occurs.
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Abstract
Dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero que comprende dos brazos simétricos de limpieza (100,200) y un dispositivo tractor (300) de tipo de oruga con desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre las bandas de dicho robot oruga; y donde dichos brazos (100,200) están solidariamente unidos al dispositivo tractor (300) mediante una pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4) y constan esencialmente de un rodillo de limpieza (5) accionado cada uno de ellos por un motor reductor (1) acoplado a dicho rodillo (5) y una pluralidad de boquillas (19).
Description
DISPOSITIVO ROBOTIZADO DE LIMPIEZA DE ESTRUCTURAS EXTERNAS DE
ACERO
DESCRIPCIÓN
El objeto de la presente invención es un dispositivo robotizado de limpieza para su empleo en superficies o partes externas de grandes estructuras de acero, tal como las torres de los aerogeneradores. Antecedentes de la invención.
En el actual estado de la técnica, el tratamiento y/o trabajo en superficies externas o partes de estructuras de acero es conocido en el campo del mantenimiento de rascacielos, buques, y otras grandes estructuras que precisan de una limpieza y/o pintura periódica. Además, el mantenimiento de un edificio con una bóveda grande no es fácil para los operadores y sólo resulta práctico mediante el empleo de andamios.
Hoy en día, esta operación se materializa mediante el empleo de puentes móviles que se elevan, bajan y desplazan a lo largo de toda la superficie de la estructura con los trabajadores a bordo, con el peligro que esto puede llegar a suponer para su integridad física.
También es conocido el mantenimiento periódico que es necesario en las torres de aerogeneradores, que deben ser limpiados cada cierto tiempo para evitar atascos provocados por la caída de grasa desde el propio aerogenerador, que puede llegar incluso a bloquear la barcaza. Estas operaciones deben ser realizadas empleando, no sólo personal especializado sino también materiales adecuados y equipamiento de escalada. Así, los trabajadores suspendidos a lo largo de las superficies siempre están expuestos al peligro de sufrir accidentes y caídas. Son conocidos los robots oruga con suela magnética, por ejemplo en la patente EP 1 650 116, en los que los medios de accionamiento consisten en dos motores opuestos e independientes, los cuales controlan las dos orugas opuestas de forma independiente mediante control remoto. De esta manera se puede desplazar el robot en cualquier dirección mediante el movimiento de una u otra oruga del robot.
El problema de este tipo de robot es que presentan son difíciles de desplazar en cualquier dirección.
Para evitar este problema, se presentó la patente europea EP 1 924 487 que describe un robot para tratar y/o trabajar superficies o partes externas de estructuras grandes de acero, en donde dicho robot es del tipo de orugas, con desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre las bandas de dicho robot oruga, comprendiendo dos unidades de accionamiento independientes unidas mediante bisagras longitudinalmente por los lados una con la otra en una ubicación intermedia con respectivos medios de bisagra laterales. Dichos medio de bisagra laterales comprendiendo al menos un medio de bisagra intermedio longitudinal teniendo un eje intermedio longitudinal sustancialmente capaz de permitir que una unidad oscile lateral y transversalmente con respecto a la otra y caracterizado porque los medios de bisagra laterales comprenden además un medio de bisagra transversal, dicho medio de bisagra transversal teniendo un acoplamiento rotacional transversal sustancialmente capaz de permitir que una unidad gire con respecto a la otra y donde delante y/o detrás de cada unidad están previstos unos brazos, donde cada brazo está dotado de una banda magnética de avance libre soportada mediante respectivas ruedas de rotación libre.
No obstante, este robot adolece de un sistema de limpieza que permita no solo el desplazamiento sino la limpieza de la superficie por donde se desplaza el robot. Explicación de la invención.
El dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero, objeto de la presente invención comprende dos brazos simétricos de limpieza y un dispositivo tractor de tipo de oruga con desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre las bandas de dicho robot oruga, comprendiendo dos unidades de accionamiento independientes unidas mediante bisagras longitudinalmente por los lados una con la otra en una ubicación intermedia con respectivos medios de bisagra laterales; dichos medios de bisagra laterales comprendiendo al menos un medio de bisagra intermedio longitudinal teniendo un eje intermedio longitudinal sustancialmente capaz de permitir que una unidad oscile lateral y transversalmente con respecto a la otra y donde los medios de bisagra laterales comprenden además un medio de bisagra transversal, dicho medio de bisagra transversal teniendo un acoplamiento rotacional transversal sustancialmente capaz de permitir que una unidad gire con respecto a la otra y donde delante y/o detrás de cada unidad están previstos unos brazos, donde cada brazo está soportado mediante respectivas ruedas de rotación libre; en donde cada brazo de limpieza se caracteriza porque dichos brazos están solidariamente unidos al dispositivo tractor mediante una pluralidad de perfiles estructurales y constan esencialmente de un rodillo de limpieza accionado cada uno de ellos por un motor reductor acoplado a dicho rodillo y una pluralidad
de boquillas configuradas para:
enviar agua sobre dicho rodillo, pasando esta agua por una segunda y tercera pluralidad de tuberías, y
enviar productos químicos diluidos en dicha agua, productos químicos que son dosificados por la bomba dosificadora situada próxima al depósito de productos químicos, y que pasan desde el depósito de productos químicos a través de unas mangueras conectadas al colector situado en el robot desde el que se distribuye a la primera tubería de distribución al circuito formado por la segunda y tercera pluralidad de tuberías que en ese momento transportan agua.
Con esto se soluciona el problema técnico derivado de la unión de un dispositivo tractor robotizado con unos medios propios de limpieza, que permitan, de forma autónoma la limpieza de superficies externas de acero que antes requerían de la intervención de operadores especializados.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
Breve descripción de los dibujos.
FIG 1. Muestra una vista de uno de los brazos simétricos que conforman los medios de limpieza que son parte integrante del dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero, objeto de la presente invención.
FIG 2. Muestra una vista del conjunto del dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero, objeto de la presente invención.
Exposición detallada de un modo de realización.
Tal y como se muestra en las figuras adjuntas, los medios de limpieza que incorpora el dispositivo robotizado objeto de la presente invención comprenden, esencialmente dos brazos simétricos (100,200) al representado en la figura 1, solidariamente unidos a un dispositivo tractor o robot 300 que se desplaza mediante un sistema de correas con imanes y que está
configurado para la limpieza de superficies metálicas, tanto de manchas de grasa, como de aceites, y otras suciedades presentes en grandes estructuras de acero, como por ejemplo las torres de los aerogeneradores. En la figura 1 se aprecia como los brazos de limpieza (100,200) constan esencialmente de un rodillo de limpieza 5 accionado cada uno de ellos por un motor reductor 1 acoplado a dicho rodillo 5 y una pluralidad de boquillas 19 configuradas para enviar agua para el aclarado de las superficies limpiadas pasando esta agua por una segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12), así como productos químicos diluidos en dicha agua, productos químicos que son dosificados por la bomba dosificadora y que pasan desde el depósito de productos químicos conectado al colector a través de la primera tubería 6 al circuito formado por la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12) que en ese momento transportan agua.
En un funcionamiento normal de los brazos de limpieza (100,200) éstos son acoplados a la máquina tractora 300, tal y como se observa en la figura 2. Posteriormente, se acciona la bomba del agua, que capta dicha agua de un depósito externo y que permite que las boquillas 19 expulsen agua.
Tras ello, los rodillos 5 son accionados por su respectivo motor reductor 1, haciendo que dicho rodillo 5 comience a girar. En este momento, la máquina tractora 300 ya está literalmente adherida a la estructura de acero, gracias a los imanes de los que se dispone en la cadena tractora y que permite que el conjunto del dispositivo pueda moverse en sentido ascendente por dicha estructura. Al comienzo del movimiento, se activa la bomba dosificadora que, conectada al depósito del líquido de limpieza, permite el paso del producto químico de limpieza contenido en dicho depósito mediante unas mangueras conectadas al colector (23,24), a través de una primera tubería de distribución 6, hacia una segunda tubería de distribución 11 situada en la zona antero-superior del rodillo 5, y una tercera tubería de distribución 12 situada en la parte postrero-inferior del rodillo 5. La conexión entre el colector, la primera tubería de distribución
6 y las segunda y tercera tuberías (11,12) se realiza mediante tubos de distribución de PVC de uso común en instalaciones de agua, estando estos últimos tubos alojados en el interior de una pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4), pudiendo ser sustituido por un único perfil que contenga la totalidad de tubos de distribución.
Esta pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4) están configurados para unir el conjunto rodillo - motor (5,1) situado en un primer extremo del primer perfil 2, con el resto de
elementos que conforman los brazos (100,200).
Los perfiles estructurales (1,2,3) se unen al dispositivo tractor 300 mediante una placa de sustentación 14, solidariamente unida a dichos perfiles estructurales mediante las primeras tuberías 6, y un refuerzo estructural 8.
Una vez que el rodillo 5 está girando y, por tanto, limpiando la superficie a tratar, a continuación se emite agua sobre dichos rodillos 5 que aclaran lo que ha sido limpiado, eliminando el agua con el producto químico sobrante y los restos de la limpieza, que se van expulsando de la superficie tratada. Dichos restos se canalizan a través de unas gomas 21, sostenidas por un soporte 22 diseñado a tal efecto y anclado en la parte inferior de los brazos (100,200) que en posición de uso quedan enfrentadas a las cadenas del dispositivo tractor 300. Los restos adheridos se canalizan a través de las gomas y posteriormente se soplan con un ventilador al final de la goma, en uno de sus laterales.
Los brazos de limpieza (100,200) se completan con una rueda de apoyo 7 y giro libre, situado en la parte inversa de donde se encuentra el rodillo 5, de tal forma que, en posición de uso, compense el peso de dicho rodillo y facilite el empuje del dispositivo tractor 300. Ejemplo de uso del dispositivo en limpieza de torres de aero generadores.
Una aplicación no limitativa del dispositivo robotizado objeto de la invención es la limpieza de torres de aerogeneradores. Esta limpieza se realiza tanto en sentido ascendente, como en sentido descendente. En esta aplicación concreta, la secuencia de uso del dispositivo se describe a continuación:
1. Accionamiento de una electroválvula 18 dando paso al agua por el circuito formado por la pluralidad de tuberías (11,12), donde previamente una bomba externa anexa al depósito externo de agua ha sido inicializada.
2. Expulsión del agua por las boquillas 19.
3. Regulación de la presión de trabajo del agua en función de cada aplicación concreta.
4. Accionamiento de los motores reductores 1 de los rodillos 5.
5. Accionamiento del ventilador para la expulsión del agua sucia de las gomas 21.
6. Trabajos de limpieza con producto químico:
a. Trabajo de limpieza en sentido ascendente, conformado por el accionamiento de la bomba dosificadora, accionamiento de las electroválvulas 18 que gobiernan las tuberías (6,11,12) en sentido ascendente, y expulsión del
producto químico diluido, que pasa desde el depósito, a través de la primera tubería 6, a la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12) en donde se produce la dilución.
b. Trabajo de limpieza en sentido descendente, conformado por el accionamiento de la bomba dosificadora, accionamiento de las electroválvulas 18 que gobiernan las tuberías (6,11,12) en sentido descendente y expulsión del producto químico diluido, que pasa desde el depósito, a través de la primera tubería 6, a la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12) en donde se produce la dilución.
Paro de la expulsión de producto químico, mediante las electroválvulas 18 de cada caso concreto.
Accionamiento de las electroválvulas 18 que gobiernan el paso del agua.
Paro de la bomba externa del agua.
Paro de motores 1 de los rodillos 5.
Paro del ventilador de expulsión de agua de las gomas 21.
Claims
1. - Dispositivo robotizado de limpieza de estructuras externas de acero que comprende dos brazos simétricos de limpieza (100,200) y un dispositivo tractor (300) de tipo de oruga con desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre las bandas de dicho robot oruga, comprendiendo dos unidades de accionamiento independientes unidas mediante bisagras longitudinalmente por los lados una con la otra en una ubicación intermedia con respectivos medios de bisagra laterales; dichos medio de bisagra laterales comprendiendo al menos un medio de bisagra intermedio longitudinal teniendo un eje intermedio longitudinal sustancialmente capaz de permitir que una unidad oscile lateral y transversalmente con respecto a la otra y donde los medios de bisagra laterales comprenden además un medio de bisagra transversal, dicho medio de bisagra transversal teniendo un acoplamiento rotacional transversal sustancialmente capaz de permitir que una unidad gire con respecto a la otra y donde delante y/o detrás de cada unidad están previstos unos brazos, donde cada brazo está soportado mediante respectivas ruedas de rotación libre; en donde cada brazo de limpieza (100,200) se caracteriza porque
dichos brazos (100,200) están solidariamente unidos al dispositivo tractor (300) mediante una pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4) y constan esencialmente de un rodillo de limpieza (5) accionado cada uno de ellos por un motor reductor (1) acoplado a dicho rodillo (5) y una pluralidad de boquillas (19) configuradas para:
enviar agua sobre dicho rodillo (5), pasando esta agua por una segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12), y
enviar productos químicos diluidos en dicha agua, productos químicos que son dosificados por la bomba dosificadora situada próxima al depósito de productos químicos, y que pasan desde el depósito de productos químicos a través de la primera tubería de distribución (6) al circuito formado por la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12) que en ese momento transportan agua.
2. - Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque el agua es captada de un depósito externo, activándose su paso mediante una electrobomba igualmente externa, que da paso a una tubería externa conectada con la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12).
3. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque la segunda tubería de distribución (11) está situada en la zona antero-superior del rodillo (5), mientras que la tercera tubería de distribución (12) está situada en la parte postrero-inferior del rodillo (5).
4. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque la segunda y tercera pluralidad de tuberías (11,12) están alojadas en el interior de una pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4).
5. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque la pluralidad de perfiles estructurales (2,3,4) están configurados para unir el conjunto rodillo - motor (5,1) situado en un primer extremo del primer perfil (2), con el resto de elementos que conforman los brazos (100,200) especialmente con el depósito de líquido de limpieza y la bomba dosificadora situada a la salida de dicho depósito; y donde unido a los perfiles se encuentran las electroválvulas (18), alojadas en una caja prevista a tal efecto.
6. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque los perfiles estructurales (1,2,3) se unen al dispositivo tractor (300) mediante una placa de sustentación (14), solidariamente unida a dichos perfiles estructurales a través de los refuerzos estructurales (8) que contienen las primeras tuberías de distribución (6).
7. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque los restos de la limpieza se canalizan a través de unas gomas (21), sostenidas por un soporte (22) diseñado a tal efecto y anclado en la parte inferior de los brazos (100,200) que en posición de uso quedan enfrentadas a las cadenas del dispositivo tractor (300) y posteriormente se soplan con un ventilador al final de la goma (21), en uno de sus laterales.
8. - Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque los brazos de limpieza (100,200) comprenden una rueda de apoyo (7) y giro libre, situado en la parte inversa de donde se encuentra el rodillo (5), de tal forma que, en posición de uso, compense el peso de dicho rodillo y facilite el empuje del dispositivo tractor (300).
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