ES2363549A1 - Máquina simuladora de movimiento producido durante el transporte. - Google Patents
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Abstract
Máquina simuladora de movimiento producido
durante el transporte.
Máquina simuladora de movimiento durante el
transporte para pruebas de elementos de embalaje que comprende una
plataforma de carga, en donde en la parte inferior de dicha
plataforma se encuentran unidas una pluralidad de rótulas superiores
de ángulo de giro de \pm30º y coplanarias al eje de giro de un
elemento de soporte giratorio; y donde de forma opuesta a la
plataforma de carga se encuentra una plataforma inferior, que
dispone de unos anclajes para su fijación a una mesa de vibración
vertical; además, entre la plataforma de carga y la plataforma
inferior se sitúa un soporte central; y donde, además, entre las
rótulas esféricas superiores y las rótulas inferiores con se
encuentran unidos una pluralidad de servo-actuadores
hidráulicos independientes entre sí; estando además dichos
servo-actuadores dispuestos a lo largo de dos planos
perpendiculares que pasan por el centro del elemento de soporte
giratorio, formando un ángulo de 90º.
Description
Máquina simuladora de movimiento producido
durante el transporte.
El sector de la técnica al que pertenece la
presente invención es al de las máquinas que realizan movimientos
tridimensionales en aras de reproducir a nivel de laboratorio las
condiciones de inclinación y vibraciones aleatorias que se producen
en el transcurso de un transporte de mercancías.
Para reproducir los movimientos de los medios de
transporte (vehículos por tierra, mar y aire) existen máquinas y/o
dispositivos que utilizan servo-actuadores con
diversas disposiciones y elementos de unión. Existen desde máquinas
que sólo reproducen un movimiento longitudinal (mesas de vibración
vertical con un solo actuador), máquinas que reproducen tres
movimientos longitudinales y ortogonales entre sí (mesas de
vibración en tres ejes ortogonales con 3 actuadores), máquinas que
reproducen un movimiento angular (mesas de vibración con un
actuador), máquinas que reproducen un movimiento angular en dos
direcciones ortogonales (mesas de vibración con dos actuadores) y
máquinas que reproducen movimientos en todas las direcciones
longitudinales y angulares (mesas de vibración con tres o más
actuadores).
Los movimientos más representativos de estos
medios de transporte y que afectan al comportamiento de los
productos y sus envases y embalajes cuando son transportados son las
vibraciones verticales producidas por las suspensiones del vehículo
y las vibraciones o movimientos de cabeceo y balanceo. En la
actualidad existen mesas de vibración que reproduzcan
simultáneamente estos tres movimientos, pero lo hacen con tres o más
actuadores, siendo de coste muy elevado y con controladores de
movimiento muy complejos debido a que los movimientos de los ejes no
son independientes a causa del diseño y disposición de los
mismos.
El documento WO2010058632 describe un actuador
hidráulico y una máquina para desarrollar pruebas de vibración,
estando provisto de una bomba hidráulica y de una unidad de cilindro
hidráulico. Sin embargo, el único movimiento que realizan es en una
sola dirección (vibraciones verticales). Por otra parte, el
documento ES2154658 describe un dispositivo vibrador que consta de
un dispositivo de soporte o molde, un cilindro para aplicar
vibraciones, una unidad hidráulica para suministrar fluido
hidráulico al cilindro y una unidad de control para suministrar una
señal de accionamiento a una sección de accionamiento del cilindro.
Dicho cilindro está constituido por un servomecanismo. Sin embargo,
sólo dispone de un cilindro que emplea para vibrar mecánicamente un
molde en los procesos de colada continua generando vibraciones y
movimientos en un único
plano.
plano.
También es conocida la patente europea nº EP
1887338 que describe un aparato de pruebas para el transporte de
embalajes que realiza unos movimientos vibratorios tridimensionales
mediante el uso de muelles. Sin embargo, los movimientos realizados
por este aparato no pueden ser controlados en todas las distintas
direcciones de modo que su simulación no se ajusta completamente a
un caso real. En la patente española nº ES 2154658 se describe un
dispositivo vibrador que consta esencialmente de un dispositivo de
soporte para un molde y un cilindro para aplicación solamente de
vibraciones, sin posibilidad de realizar los múltiples movimientos
obtenidos con la máquina de la presente invención.
Para paliar los problemas arriba mencionados, se
presenta la máquina simuladora de movimiento producido durante el
transporte que puede ser usada para simular el comportamiento de
productos y/o embalajes, la cual está caracterizada porque emplea
dos servo actuadores hidráulicos que son los que controlan el
movimiento del plano de carga de la máquina; dicho plano tiene el
movimiento restringido por un cardan, de tal manera que solo le
permite bascular respecto al punto de anclaje, pero no permite el
desplazamiento de dicho punto. En dicho punto de anclaje, mediante
el sistema de cardan el plato puede realizar movimientos de rotación
en sus dos ejes angulares de referencia ambos ortogonales entre sí.
Los servo actuadores están dispuestos a lo largo de dos planos
perpendiculares que pasan por el centro del cardan. Esta disposición
a 90º, estando desplazados del centro y haciendo coincidir los
centros de las rótulas superiores de ambos servo actuadores con el
centro del cardan, hacen que los movimientos que se produzcan en
cada servo actuador sean independientes del otro, con lo que el
dispositivo de movimiento es más sencillo y el coste de la máquina
inferior a los actuales simuladores de movimiento contemplados en el
estado de la
técnica.
técnica.
Otra novedad de la máquina es que está diseñada
para poder ser instalada sobre cualquier mesa de vibración vertical
de eje único, ya existente en el mercado, con lo cual se tendría una
mesa de vibración que reproduce el balanceo y el cabeceo a la vez
que se está reproduciendo la vibración vertical, con el consiguiente
ahorro económico que esto supone al no tener que adquirir una mesa
adicional de tres o más servo- actuadores.
Para llegar a simular movimientos de hasta 15º
de forma simultánea en ambos movimientos de cabeceo y balanceo se
han diseñado rotulas esféricas que permiten llegar a más de 22º sin
llegar a sus márgenes mecánicos. Con la finalidad de evitar que el
actuador de la mesa de vibración vertical sobre la que se instale la
máquina sufra en exceso, debido a los momentos que el movimiento de
balanceo y cabeceo puede originar, se incluyeron unos medios
rigidificadores que, instalados en la mesa de vibración vertical,
sin impedir su movimiento vertical, otorgaban cierta rigidez en las
otras direcciones, repartiendo esta carga dentro del sistema.
El diseño de los actuadores puede ser tanto
hidráulico, como eléctrico, aunque los actuadores hidráulicos tienen
mayores ventajas y si se instala la máquina de la invención sobre
una mesa de vibración vertical hidráulica, se puede aprovechar la
fuente hidráulica existente para alimentar los
servo-actuadores de la máquina de la invención sin
tener que adquirir otra fuente hidráulica con el coste que esto
conlleva.
La máquina admite varias realizaciones prácticas
en las que se utilizan diferentes elementos de unión, cuya
configuración hace posible el buen funcionamiento de la misma.
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.
Fig 1. Muestra una vista completa de la máquina
objeto de la invención.
Fig 2. Muestra una vista de la máquina objeto de
la invención instalada sobre una mesa de vibración vertical. En la
figura 2A se muestra un corte en sección de la vista mostrada como
Fig. 2
Fig 3. Muestra una vista en detalle de los
medios de seguridad, bloqueo y autonivelación, que forman parte de
la máquina objeto de la presente invención.
Fig 4. Muestra una vista en detalle del
movimiento de la máquina objeto de la presente invención.
Fig 5. Muestra una vista en detalle de los
medios de rigidificación para reducir el par de fuerzas que soporta
el servo-actuador hidráulico en la mesa de vibración
vertical sobre la cual está instalada la máquina objeto de la
invención.
Fig 6. Muestra una vista esquematizada de una
segunda realización práctica de la máquina objeto de la
invención.
Fig 7. Muestra una vista esquematizada de una
tercera realización práctica de la máquina objeto de la
invención.
Tal y como se muestra en la Fig. 1, la máquina
simuladora de movimiento producido durante el transporte que puede
ser usada para simular el comportamiento de productos y/o embalajes,
objeto de la presente invención, está formado por una plataforma de
carga (1) donde se colocan los objetos, embalajes o cargas
paletizadas a ensayar, en cuya parte inferior se encuentran adosadas
sendas rótulas esféricas superiores (3) de gran ángulo de giro de
\pm 30º y coplanarias al eje de giro del cardan (5).
De forma opuesta a la plataforma de carga (1) se
encuentra la plataforma inferior (6), que dispone de unos anclajes
para su fijación sobre cualquier mesa de vibración vertical del
mercado.
Entre la plataforma de carga (1) y la plataforma
inferior (6) se sitúa, uniendo ambas plataformas, un soporte central
(7).
Del mismo modo, entre las rótulas esféricas
superiores (3) con un ángulo de giro de \pm30º, y las rótulas
inferiores (4) con un ángulo de giro de \pm15º se encuentran
solidariamente unidos dos servo-actuadores
hidráulicos (8) independientes que generan los movimientos de
cabeceo y balanceo en la plataforma de carga superior.
Sobre la plataforma inferior (6), y
solidariamente unidos a los mismos se encuentran una pluralidad de
actuadores neumáticos (2) integrados en los medios de seguridad,
bloqueo y auto-nivelación de la plataforma (6) para
poder colocar la carga en plano sobre la plataforma de carga (1)
cuando no hay presión hidráulica en los servo actuadores hidráulicos
(8). Los medios de seguridad, bloqueo y
auto-nivelación se muestran en detalle en la Fig.
3.
En la Fig. 2 y Fig. 2A se muestra una vista
completa de la máquina objeto de la presente invención, instalado
sobre una mesa de vibración vertical (25, 26). En esta figura se
pueden apreciar los medios de rigidificación (21) que están
configurados para reducir el par de fuerzas que soporta el servo
actuador hidráulico (26) de la mesa de vibración vertical sobre la
cual está instalado el dispositivo. Estos medios de rigidificación
(21) se muestran con mayor detalle en la Fig. 5.
La máquina objeto de la invención comprende un
contrapeso (22) situado sobre la plataforma inferior (6), estando
dicho contrapeso (22) configurado para mantener el centro de masas
en el eje central del sistema. Complementariamente, y solidariamente
unida a la plataforma de carga (1) se encuentra una unidad inercial
(23) que mide el cabeceo y el balanceo.
Igualmente se aprecia en la Fig. 2A tanto la
plataforma de la mesa de vibración vertical (25) como el
servo-actuador hidráulico de la mesa de vibración
vertical (26). La figura muestra igualmente los actuadores
neumáticos (2) de seguridad, bloqueo y
auto-nivelación en posición recogida lista para
poder comenzar el ensayo.
La Fig. 3 ilustra los medios de seguridad,
bloqueo y auto-nivelación, formado por una serie de
actuadores neumáticos (2), cuya función principal es colocar la
carga en plano, sobre la plataforma de carga (1) cuando no hay
presión hidráulica en los servo actuadores hidráulicos (8), en cuya
realización preferente, el servo actuador de la izquierda (8a),
tiene la posición de recogida, lista para comenzar con el ensayo, y
el servo actuador de la derecha (8b), tiene una posición extendida
cuando no hay presión hidráulica.
Por otro lado, el cardan (5) soporta el peso del
sistema y mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo
el giro de balanceo y cabeceo, pero limita su rotación.
La Fig. 4 muestra cómo se ejecuta el movimiento
en la máquina objeto de la invención. Las partes principales que
influyen en dicho movimiento son el soporte central (7) los
actuadores servo hidráulicos (8), responsables de la generación de
los movimientos de cabeceo y balanceo en la plataforma de carga
superior (1); el cardan (5) que soporta el peso del sistema y
mantiene el centro de giro del plano de carga permitiendo el giro de
cabeceo y balanceo, pero limitando su rotación; las rótulas
esféricas superiores (3), con un ángulo de giro comprendido entre
\pm30º y coplanarias al eje de giro del cardan (5); y la rótula
esférica inferior con un ángulo de giro de \pm15º. Los servo
actuadores (8) están dispuestos a lo largo de dos planos
perpendiculares que pasan por el centro del cardan (5) formando un
ángulo de 90º.
La Fig. 5, muestra los medios de rigidificación
(21) configurados para reducir el par de fuerzas que soporta el
servo actuador hidráulico (8) de la mesa de vibración vertical (25,
26) sobre la cual está instalado el dispositivo.
Dichos medios de rigidificación (21) comprenden,
al menos una pluralidad de casquillos (213) de baja fricción,
solidariamente unidos a una pluralidad de placas de rigidificación
(215) que están configuradas para reducir el par de fuerzas que
soporta el servo-actuador hidráulico de la mesa de
vibración vertical (25, 26) sobre la cual está instalada la máquina
y unidas a la masa sísmica de la mesa de vibración vertical (25,
26).
Por último, los medios de rigidificación (21)
igualmente comprenden una pluralidad de cilindros (214) unidos a la
plataforma de la mesa de vibración vertical (25) y donde dichos
cilindros (214) aumentan el momento de inercia del
servo-actuador de la mesa de vibración vertical
(26).
En una segunda realización práctica, mostrada en
la Fig. 6, se observa como los actuadores hidráulicos (8')
independientes que generan los movimientos de cabeceo y balanceo de
la plataforma de carga superior (1') y disposición de los actuadores
(8') a 90º tienen superior e inferiormente, rótulas esféricas (61,
64), mientras que el cardan (5') soporta el peso del conjunto y
mantiene el centro de giro del plano de carga permitiendo el giro de
balanceo y cabeceo pero que limita la rotación.
En una tercera realización práctica, mostrada en
la Fig. 7, se observa como los actuadores (8'') comprenden en su
parte superior una rótula (71) coplanaria al centro de una rótula
esférica central (5''), la cual soporta el peso del conjunto y
mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo el giro
de balanceo y cabeceo. Finalmente, la parte inferior de los
actuadores (8'') está unida a la plataforma mediante una unión de un
solo eje de rotación (75).
Claims (10)
1. Máquina simuladora de movimiento producido
durante el transporte, en especial aplicable para la simulación del
comportamiento de productos y/o embalajes, que comprende una
plataforma de carga (1) donde se colocan los objetos, embalajes,
cargas paletizadas o similares a ensayar y que se caracteriza
porque en la parte inferior de dicha plataforma (1) se encuentran
solidariamente unidas una pluralidad de rótulas esféricas superiores
(3, 61, 71) de ángulo de giro aproximado de \pm30º y coplanarias
al eje de giro de un elemento de soporte giratorio (5, 5', 5''); y
donde de forma opuesta a la plataforma de carga (1) se encuentra una
plataforma inferior (6), que dispone de unos anclajes para su
fijación a una mesa de vibración vertical (25, 26); además, entre la
plataforma de carga (1) y la plataforma inferior (6) se sitúa,
uniendo ambas plataformas, un soporte central (7); y donde, además,
entre las rótulas esféricas superiores (3) con un ángulo de giro de
\pm30º, y las rótulas inferiores (4) con un ángulo de giro de
\pm15º se encuentran solidariamente unidos una pluralidad de
servo-actuadores hidráulicos (8, 8', 8'')
independientes entre sí y configurados para generar los movimientos
de cabeceo y balanceo en la plataforma de carga superior (1);
estando además dichos servo-actuadores (8, 8', 8'')
dispuestos a lo largo de dos planos perpendiculares que pasan por el
centro del elemento de soporte giratorio (5, 5', 5''), formando un
ángulo de 90º entre sí.
2. Máquina de acuerdo con la reivindicación 1
que se caracteriza porque sobre la plataforma inferior (6), y
solidariamente unidos a ella, se encuentran una pluralidad de
actuadores neumáticos, hidráulicos o eléctricos (2) integrados en
los medios de seguridad, bloqueo y auto-nivelación
de la plataforma (6), estando configurados para poder colocar la
carga en plano sobre la plataforma de carga (1) cuando no hay
presión hidráulica en los servo actuadores hidráulicos (8).
3. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores que se caracteriza porque comprende unos medios de
rigidificación (21) que están configurados para reducir el par de
fuerzas que soporta el servo actuador hidráulico (26) de la mesa de
vibración vertical sobre la cual está instalado el dispositivo.
4. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores que se caracteriza porque comprende un contrapeso
(22) situado sobre la plataforma inferior (6), estando dicho
contrapeso (22) configurado para mantener el centro de masas en el
eje central del sistema.
5. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores que se caracteriza porque solidariamente unida a
la plataforma de carga (1) se encuentra una unidad inercial (23)
configurada para medir el cabeceo y el balanceo del conjunto.
6. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores 2 a 5, que se caracteriza porque los medios de
rigidificación (21) comprenden, al menos una pluralidad de
casquillos (213) de baja fricción, solidariamente unidos a una
pluralidad de placas de rigidificación (215) así como una pluralidad
de cilindros (214) unidos a la plataforma de la mesa de vibración
vertical (25).
7. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores que se caracteriza porque el elemento de soporte
giratorio (5, 5', 5'') es un cardan (5) configurado para soportar el
peso del conjunto y mantener el centro de giro del plano de carga,
permitiendo el giro de balanceo y cabeceo, limitando su
rotación.
8. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores que se caracteriza porque los actuadores
hidráulicos (8'), independientes entre sí, generan los movimientos
de cabeceo y balanceo de la plataforma de carga superior (1'),
estando dispuestos a 90º; y donde además, comprenden superior e
inferiormente, rótulas esféricas (61, 64), mientras que un cardan
(5') soporta el peso del conjunto y mantiene el centro de giro del
plano de carga permitiendo el giro de balanceo y cabeceo pero
limitando la rotación.
9. Máquina de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 7 se caracteriza porque los actuadores (8'') comprenden en
su parte superior una rótula (71) coplanaria al centro de una rótula
esférica central (5''), la cual soporta el peso del conjunto y
mantiene el centro de giro del plano de carga, permitiendo el giro
de balanceo y cabeceo; y donde la parte inferior de los actuadores
(8'') está unida a la plataforma mediante una unión de un solo eje
de rotación (75).
10. Uso de la máquina de las reivindicaciones 1
a 9 para ensayos de embalajes y similares.
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