Brazo de carga con control directo, en particular control proporcional.

Dispositivo (1) de control para el movimiento y posicionamiento de un acoplamiento (26) para un sistema decarga marino,

comprendiendo dicho sistema de carga marino al menos una línea de transferencia de fluido quepresenta un extremo de línea fijado a una base (21) y un extremo de línea móvil provisto de un acoplamiento (26)adaptado para su conexión a un conducto objetivo, presentando además el sistema una pluralidad de conexionesmecánicas, de manera que el acoplamiento presente al menos tres grados de libertad con respecto a la base,estando el dispositivo caracterizado porque comprende al menos tres actuadores de control proporcional (27, 28, 29)cada uno para controlar proporcionalmente el movimiento del sistema en un grado de libertad (A, B, C), un sensor deposición (30, 31, 32) del sistema que hace un seguimiento de cada grado de libertad, una interfaz de entrada deoperario para introducir órdenes para mover el acoplamiento y un calculador (41) para calcular la posicióninstantánea del acoplamiento a partir de la información proporcionada por los sensores y para calcular, a partir delas entradas de órdenes de movimiento de la interfaz de entrada (60), instrucciones de control simultáneas paraproporcionarlas a cada uno de los actuadores, de manera que sus movimientos combinados den como resultado unmovimiento del acoplamiento correspondiente a la orden de movimiento proporcionada por el operario en la interfazde entrada.

Brazo de carga con control directo, en particular control proporcional.

La presente invención se refiere, en general, a sistemas para cargar y/o descargar fluidos para barcos, denominados comúnmente como sistemas de carga marinos. Estos sistemas se utilizan para transferir un producto líquido o gaseoso entre un barco y un muelle o entre dos barcos. Un sistema de carga de este tipo se da a conocer en el documento FR 2 384 194.

Más particularmente, la presente invención se refiere a los dispositivos para controlar el movimiento y posicionamiento de tales sistemas de carga y/o descarga.

Generalmente, los sistemas de carga marinos presentan un extremo de línea de transferencia de fluido que está fijado a una base y conectado a un depósito de fluido que va a transferirse, y un extremo de línea opuesto que es móvil y está provisto de un acoplamiento adaptado para conectarse a un conducto objetivo, conectado a su vez a un depósito de fluido.

Se conocen dos familias de sistemas de carga de fluidos para barcos, que se distinguen por su estructura: sistemas de transferencia mediante tuberías rígidas y sistemas de transferencia mediante tuberías flexibles.

En la familia de sistemas de transferencia mediante tuberías rígidas, puede distinguirse entre sistemas de brazo de carga y sistemas de pantógrafo.

El brazo de carga es una disposición de tubos articulados, que presenta una base, conectada a un depósito de fluido, en la que está montada una primera tubería, designada como tubería interna, a través de una parte de tubo con un acodamiento de 90º que permite la rotación de uno de sus extremos alrededor de un eje vertical, y el otro extremo alrededor de un eje horizontal. En el extremo opuesto de la tubería interna, una segunda tubería, designada como tubería externa, está montada en rotación alrededor de un eje horizontal. Un acoplamiento está montado en el extremo de la tubería externa.

Cada una de las tres rotaciones se controla mediante un cilindro elevador o motor hidráulico con un control de encendido/apagado. El operario dispone de una interfaz de órdenes que le permite controlar cada uno de los movimientos independientemente. El documento US 6 382 269 da a conocer un robot para repostaje de un coche. El brazo con la boca de llenado se guía automáticamente a lo largo de tres coordenadas con el fin de bloquear la boca sobre la abertura de combustible del coche.

Los sistemas de pantógrafo, al igual que los brazos de carga, presentan una base conectada a un depósito. Una grúa está montada de manera rotatoria sobre esa base. La grúa presenta una pluma que lleva una tubería para el fluido. En el extremo de la pluma está montado un pantógrafo constituido por tuberías articuladas para el fluido, y

que permite mover el acoplamiento que está montado en el extremo libre del pantógrafo. La inclinación del pantógrafo se controla mediante una rotación en el extremo de la pluma. El movimiento del pantógrafo se controla mediante motores hidráulicos y mediante un cilindro elevador para la rotación sobre la base.

Por último, los sistemas de tuberías flexibles generalmente presentan una línea en la que se transporta el producto 45 fluido y un sistema mecánico que permite maniobrar con la línea. Hay varios tipos de sistemas de maniobra, pero en todos los casos incluyen una grúa o estructura de manipulación que soporta el acoplamiento para su conexión a las tuberías flexibles.

En la práctica, en la mayoría de los sistemas, el acoplamiento está articulado libremente en su extremo con respecto 50 a tres rotaciones, para poder manipularse manualmente y con precisión por un operario cuando el acoplamiento se presenta ante el conducto objetivo, para la conexión.

Estas dos familias de dispositivos de carga presentan diferencias estructurales, pero sus sistemas de control están diseñados según el mismo principio de funcionamiento general. Se observa que, en todos los casos, el acoplamiento 55 presenta al menos tres grados de libertad con respecto a la base que soporta el extremo fijo del conducto, y que los movimientos en cada uno de estos grados de libertad se controlan independientemente por actuadores.

Cada actuador se controla por separado mediante un control independiente de tipo encendido/apagado. El operario puede actuar independientemente sobre cada uno de los controles para controlar un elemento particular del sistema 60 de carga. La acción combinada sobre el grupo de actuadores permite posicionar el acoplamiento en un punto deseado en el espacio.

En general, los actuadores utilizados son hidráulicos, por ejemplo un motor hidráulico o un cilindro elevador, pero también se conoce la utilización de actuadores eléctricos, por ejemplo motores eléctricos, o actuadores neumáticos. 65 En todos los casos, los actuadores que equipan los sistemas de carga marinos se controlan mediante control de encendido/apagado, con una velocidad de movimiento constante, y en determinados casos, con la posibilidad de establecer dos velocidades de movimiento a voluntad.

En la práctica, estos dispositivos de control son delicados de implementar, porque el operario debe conocer la cinemática del sistema de carga marino a la perfección y combinar simultáneamente el movimiento de cada uno de los actuadores independientemente para obtener, al sumar todos los movimientos, un movimiento combinado del acoplamiento correspondiente al movimiento que desea proporcionarle. Dado que los movimientos se generan mediante actuadores con un control de encendido/apagado a una velocidad fija, es difícil o incluso imposible que el operario genere un movimiento del acoplamiento que sea rectilíneo y/o de velocidad constante. Más generalmente,

es difícil que el operario domine con precisión el movimiento del acoplamiento, lo que aumenta los riesgos de que el acoplamiento choque contra obstáculos o contra el conducto objetivo. Esto puede dañar las juntas del acoplamiento.

Basándose en estas observaciones, la invención pretende facilitar la operación de controlar el movimiento del acoplamiento para el operario haciendo que sea más intuitiva, de modo que resulte posible conseguir la conexión del

acoplamiento en condiciones marítimas desfavorables, y más generalmente facilitar la conexión y hacerla más rápida en todos los casos, al tiempo que se reduce el riesgo de golpear el acoplamiento, lo que en particular puede dañar las juntas.

Con este fin la invención proporciona un dispositivo de control para el movimiento y posicionamiento de un acoplamiento para un sistema de carga marino, comprendiendo dicho sistema de carga marino al menos una línea de transferencia de fluido que presenta un extremo de línea fijado a una base y un extremo de línea móvil provisto de un acoplamiento adaptado para su conexión a un conducto objetivo, presentando además el sistema una pluralidad de conexiones mecánicas de manera que el acoplamiento presenta al menos tres grados de libertad con respecto a la base, estando el dispositivo caracterizado porque comprende al menos tres actuadores de control

proporcional cada uno para controlar proporcionalmente el movimiento del sistema en un grado de libertad, un sensor de posición del sistema que hace un seguimiento de cada grado de libertad, una interfaz de entrada de operario para introducir órdenes para mover el acoplamiento y un calculador para calcular la posición instantánea del acoplamiento a partir de la información proporcionada por los sensores y para calcular, a partir de las entradas de órdenes de movimiento de la interfaz de entrada, instrucciones de control simultáneas para proporcionarlas a cada uno de los actuadores de manera que sus movimientos combinados den como resultado un movimiento del acoplamiento correspondiente a la orden de movimiento proporcionada por el operario en la interfaz de entrada.

Ventajosamente, este dispositivo permite al operario controlar el movimiento del acoplamiento de manera intuitiva, sin tener que compensar su movimiento actuando sobre varios controles simultáneamente. En otras palabras, el 35 dispositivo según la invención hace posible que el usuario controle el movimiento del acoplamiento directamente, sin tener que preocuparse acerca de la cinemática del sistema de carga. Con el dispositivo según la invención, el operario queda liberado de tener que combinar los movimientos de la cinemática actuando sobre varios controles al mismo tiempo, puesto que estas operaciones las lleva a cabo el calculador. El operario puede por tanto controlar directamente el movimiento del acoplamiento, y puede conseguir por tanto en particular un movimiento del

acoplamiento que sea rectilíneo, y/o de velocidad constante.

Ventajosamente,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) de control para el movimiento y posicionamiento de un acoplamiento (26) para un sistema de carga marino, comprendiendo dicho sistema de carga marino al menos una línea de transferencia de fluido que presenta un extremo de línea fijado a una base (21) y un extremo de línea móvil provisto de un acoplamiento (26) adaptado para su conexión a un conducto objetivo, presentando además el sistema una pluralidad de conexiones mecánicas, de manera que el acoplamiento presente al menos tres grados de libertad con respecto a la base, estando el dispositivo caracterizado porque comprende al menos tres actuadores de control proporcional (27, 28, 29) cada uno para controlar proporcionalmente el movimiento del sistema en un grado de libertad (A, B, C) , un sensor de posición (30, 31, 32) del sistema que hace un seguimiento de cada grado de libertad, una interfaz de entrada de operario para introducir órdenes para mover el acoplamiento y un calculador (41) para calcular la posición instantánea del acoplamiento a partir de la información proporcionada por los sensores y para calcular, a partir de las entradas de órdenes de movimiento de la interfaz de entrada (60) , instrucciones de control simultáneas para proporcionarlas a cada uno de los actuadores, de manera que sus movimientos combinados den como resultado un movimiento del acoplamiento correspondiente a la orden de movimiento proporcionada por el operario en la interfaz de entrada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la interfaz de entrada de órdenes (60) presenta al menos un control proporcional (63, 64) , de manera que al actuar sobre dicho control proporcional con una mayor o menor magnitud se proporcione al menos una instrucción de control proporcional que sea respectivamente de mayor

o menor magnitud para al menos uno de entre los actuadores (27, 28, 29) , lo que da como resultado un movimiento del acoplamiento a una velocidad de movimiento que es respectivamente mayor o menor.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los sensores de posición (30, 31, 32) del sistema es un sensor angular.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los actuadores de control proporcional (27, 28, 29) es un actuador hidráulico que coopera con una válvula de control proporcional.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los actuadores de control proporcional (27, 28, 29) es un motor eléctrico de control proporcional.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la comunicación entre la interfaz de entrada de órdenes (60) y el calculador (41) es inalámbrica, estando la interfaz de entrada conectada a un transmisor (61) que presenta comunicación inalámbrica con un receptor (62) conectado al calculador (41) .

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la interfaz de entrada de órdenes (60) presenta al menos un elemento de manipulación (63) , diseñado para suministrar órdenes de movimiento al acoplamiento en al menos dos de los tres grados de libertad.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están conectados varios sistemas de carga marinos al calculador, y porque está previsto un selector en la interfaz de órdenes para controlar selectivamente uno de los sistemas de carga conectados al calculador.

9. Autómata (41) para un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unas entradas para recibir una señal de posición emitida por un sensor de posición (30, 31, 32) del sistema en cada grado de libertad y para recibir una señal de control desde una interfaz de entrada de operario (60) para introducir órdenes para mover el acoplamiento, y porque está configurado para calcular, basándose en las entradas, instrucciones de control simultáneas para proporcionarlas a cada uno de los actuadores (27, 28, 29) , de manera que sus movimientos combinados den como resultado un movimiento del acoplamiento correspondiente a la orden de movimiento proporcionada por el operario a la interfaz de entrada, y porque dicho autómata comprende unas salidas a las que están conectados los actuadores, y porque cada autómata aplica a las salidas las instrucciones de control calculadas destinadas a los actuadores.

10. Procedimiento de cálculo para un autómata según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende las siguientes etapas de cálculo:

- basándose en la información proporcionada por los sensores de posición (30, 31, 32) , calcular las coordenadas espaciales de la posición del acoplamiento (26) con respecto a un punto de origen definido de antemano,

- basándose en las entradas de órdenes por el operario realizadas en la interfaz de órdenes (60) , calcular las velocidades de movimiento en dichos al menos tres grados de libertad del sistema de carga,

- basándose en las coordenadas espaciales de la posición del acoplamiento y en las velocidades deseadas,

calcular las instrucciones de salida para aplicarlas a cada uno de los actuadores para controlar el movimiento del sistema de carga según las entradas de órdenes realizadas en la interfaz de órdenes.