Procedimiento para la determinación de centros de gravedad másicos en estructuras grandes.

Procedimiento para la determinación de un centro de gravedad másico espacial y de una masa de un objeto pormedio de un dispositivo de elevación,

en el que el dispositivo de elevación presenta al menos dos dispositivos desuspensión distintos, en el que los dispositivos de suspensión presentan respectivamente un elemento de cable y unpunto de suspensión para la unión con el objeto y sensores de inclinación para la determinación de la posicióninclinada de los dispositivos de suspensión (3, 3', 3''), que comprende las siguientes etapas:

a) suspender el objeto (2) en al menos dos puntos del objeto distintos, que se unen con al menos dos puntosde suspensión (5, 5', 5'') del dispositivo de elevación (1), en el que el objeto (2) se suspende a la cardán en losdispositivos de suspensión (3, 3', 3'');

b) orientar el objeto (2) en al menos dos posiciones espaciales distintas;

c) medir la orientación del objeto (2) por cada posición espacial, en el que la orientación del objeto (2) se midemediante al menos un sensor de inclinación (6) fijado en el objeto;

d) medir las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión (3, 3', 3'') debido al objeto suspendido (2)por cada posición espacial, en el que las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión (3, 3', 3'') sedividen para la evaluación respectivamente en tres componentes de fuerza independientes;

e) determinar los centros de gravedad superficiales del objeto y las líneas de actuación de fuerza (2)correspondientes por cada posición espacial, en el que se determina el centro de gravedad superficial de larespectiva posición espacial con la ayuda de una compensación de tensión diagonal de los dispositivos desuspensión (3, 3', 3");

f) determinar el centro de gravedad másico espacial (20) mediante superposición de al menos dos líneas deactuación de fuerza.

Procedimiento para la determinación de centros de gravedad másicos en estructuras grandes La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de un centro de gravedad másico espacial o centro de gravedad y de una masa o de un peso de un objeto por medio de un dispositivo de elevación. Por regla general la masa y el peso son proporcionales uno con respecto a otro, de manera que el centro de gravedad másico y el centro de gravedad pueden equipararse.

Para objetos de pequeño tamaño y bajo peso están disponibles dispositivos especiales para la determinación del centro de gravedad másico espacial. Estos dispositivos se usan entre otras cosas en la construcción de aviones así como automóviles. Sin embargo se trata según esto de plataformas de pesaje con dispositivos de elevación que por regla general se fabrican especialmente para el componente que va a medirse respectivamente. Además se conocen todos los sistemas de pesaje disponibles de este tipo sólo para objetos de tamaño y peso pequeño a mediano.

Especialmente en el sector industrial que se dedica a la fabricación de grandes estructuras, tales como empresas del acero y de construcción naval, apenas es posible hasta ahora la determinación experimental del peso y especialmente del centro de gravedad másico espacial de los componentes estructurales que van a fabricarse. En sectores especiales tales como la construcción de objetos militares o de mar abierto, en los que el peso y la distribución de peso representa un papel decisivo para las propiedades de objeto características, se realiza una gestión costosa del peso y centro de gravedad másico. La información sobre los pesos individuales y su distribución en peso se determina teóricamente por medio de datos de material y dimensiones, se extrae de datos suministrados o se determina mediante medición técnica. Según esto es problemática la integridad y la fiabilidad de los datos contribuidos así como la problemática de la cuantificación de todos los materiales y módulos tales como por ejemplo cordones de soldadura, aislamientos, conservaciones, tolerancias de material y similares.

En el documento WO 92/22458 A1 se da a conocer un procedimiento para la determinación de un centro de gravedad másico espacial y de una masa de un objeto por medio de un dispositivo de elevación. A este respecto se coloca el objeto por medio de una multiplicidad de tornos de cable. Una vez colocado pueden determinarse tanto la masa total como el centro de gravedad másico por medio de las distancias de los tornos de cable. Es desventajoso de un procedimiento de este tipo que el dispositivo de elevación esté diseñado de manera muy específica y pueda realizarse el cálculo del centro de gravedad másico únicamente de manera insuficiente.

De manera similar al estado de la técnica dado a conocer en el documento WO 92/22458, para la determinación de la masa de un objeto grande puede disponerse éste sobre picaderos de sustentación, tales como se usan habitualmente para el depósito de componentes estructurales y secciones. Mediante la integración de sensores de fuerza habituales en el comercio puede incluirse la determinación del peso del objeto sin gasto notable en un proceso empresarial. Con el mismo sistema puede determinarse el centro de gravedad másico de una estructura grande de construcción de acero al menos en dos dimensiones. Además existen procedimientos sencillos basados en grúa, así como básculas estacionarias que sin embargo no siempre resisten los requerimientos en caso de estructuras grandes y en los que puede determinarse el centro de gravedad másico igualmente sólo en dos dimensiones.

El documento DE 36 29 244 A1 da a conocer un procedimiento conocido y un dispositivo para la determinación del peso y/o de la posición del centro de gravedad espacial de recipientes.

El objetivo del presente procedimiento consiste en determinar, por medio de instalaciones de grúa o dispositivos de elevación industriales, el centro de gravedad másico espacial y el peso de cuerpos de igual tamaño. El peso admisible del cuerpo que va a analizarse y su dimensión máxima deberían limitarse a este respecto únicamente por la capacidad del dispositivo de elevación que está a disposición. El procedimiento debería ser industrialmente útil, expandible y de fácil manejo para el usuario así como debería funcionar en gran parte de manera automática.

El objetivo se consigue con el procedimiento de la reivindicación independiente 1 y de un dispositivo de elevación de 55 la reivindicación 11.

El procedimiento de acuerdo con la invención permite la determinación del centro de gravedad másico espacial y de la masa de un objeto por medio de un dispositivo de elevación, en el que el dispositivo de elevación presenta al menos dos, preferentemente tres o más, dispositivos de suspensión distintos, en el que un dispositivo de suspensión presenta respectivamente un punto de suspensión y un elemento de cable. En una primera etapa se suspende el objeto en al menos dos puntos de objeto distintos, uniéndose los puntos de objeto respectivamente con un dispositivo de suspensión del dispositivo de elevación. En el estado suspendido se miden al menos dos posiciones espaciales distintas del objeto en el espacio. En cada posición espacial del objeto se mide tanto la orientación del objeto en la posición espacial como las fuerzas del objeto suspendido que actúan sobre los puntos de suspensión. 65 Para cada posición espacial se obtiene un centro de gravedad superficial del objeto, es decir el centro de gravedad másico se determina en dos coordenadas. Debido a ello, el centro de gravedad superficial tiene en comparación con el centro de gravedad másico aún una coordenada no determinada; el centro de gravedad superficial es con ello en realidad una recta en el sistema de coordenadas propio del objeto movido conjuntamente, que está orientado en el momento de la medición de manera perpendicular a la tierra y que se designa con frecuencia como línea de acción de fuerzas. Distintas posiciones espaciales en el sentido de la invención se diferencian debido a que no se transfieren una en otra ni mediante un giro alrededor de un eje vertical, ni mediante movimiento de traslación ni mediante una combinación de los dos. Con ayuda de al menos dos centros de gravedad superficiales puede determinarse el centro de gravedad másico espacial mediante la superposición de las líneas de acción de fuerza que giran por el centro de gravedad másico y se encuentra de manera perpendicular a las superficies propias del objeto de los centros de gravedad superficiales.

El procedimiento tiene la ventaja de que debido a la presencia de al menos dos dispositivos de suspensión puede conseguirse la posición espacial del objeto que va a medirse mediante una modificación de las longitudes de cable una con respecto a otra. Partiendo de esa base, el objeto no debe soltarse y debe suspenderse en nuevos puntos de suspensión para determinar las posiciones espaciales distintas. Esto permite la determinación del centro de gravedad másicos espacial en muy poco tiempo. El peso permitido del objeto que va a analizarse y sus dimensiones máximas se limitan a este respecto únicamente mediante la capacidad del dispositivo de elevación que está a disposición, tal como por ejemplo una instalación de grúa, que está constituida por una o varias grúas. Además puede realizarse el procedimiento con ayuda de instalaciones de grúa ya existentes, dado que únicamente deben determinarse las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión.

El procedimiento para la determinación de los centros de gravedad superficiales y en definitiva del centro de gravedad másico se basa en que con el conocimiento de las fuerzas que actúan sobre los puntos de suspensión puede determinarse el equilibrio de momentos con respecto al centro de gravedad másico (y por consiguiente la posición del centro de gravedad másico) con ayuda de ecuaciones mecánicas sencillas.

En particular en caso de objetos muy grandes o muy pesados deberían estar presentes al menos tres dispositivos de suspensión.

Ciertos perfeccionamientos ventajosos del procedimiento de acuerdo con la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

Ventajosamente, durante el uso del procedimiento está presente una unidad de evaluación de datos. En la unidad de evaluación de datos se almacenan y/o se procesan las mediciones de las fuerzas que actúan sobre los elementos de cable o puntos de suspensión. De este modo y manera pueden determinarse de manera rápida y no complicada los centros de gravedad superficiales y en definitiva el centro de gravedad másico en la rutina práctica. Con ayuda de una unidad de evaluación de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación de un centro de gravedad másico espacial y de una masa de un objeto por medio de un dispositivo de elevación, en el que el dispositivo de elevación presenta al menos dos dispositivos de suspensión distintos, en el que los dispositivos de suspensión presentan respectivamente un elemento de cable y un punto de suspensión para la unión con el objeto y sensores de inclinación para la determinación de la posición inclinada de los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) , que comprende las siguientes etapas:

a) suspender el objeto (2) en al menos dos puntos del objeto distintos, que se unen con al menos dos puntos de suspensión (5, 5’, 5’’) del dispositivo de elevación (1) , en el que el objeto (2) se suspende a la cardán en los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) ; b) orientar el objeto (2) en al menos dos posiciones espaciales distintas; c) medir la orientación del objeto (2) por cada posición espacial, en el que la orientación del objeto (2) se mide mediante al menos un sensor de inclinación (6) fijado en el objeto;

d) medir las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) debido al objeto suspendido (2) por cada posición espacial, en el que las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) se dividen para la evaluación respectivamente en tres componentes de fuerza independientes; e) determinar los centros de gravedad superficiales del objeto y las líneas de actuación de fuerza (2) correspondientes por cada posición espacial, en el que se determina el centro de gravedad superficial de la respectiva posición espacial con la ayuda de una compensación de tensión diagonal de los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3") ; f) determinar el centro de gravedad másico espacial (20) mediante superposición de al menos dos líneas de actuación de fuerza.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que adicionalmente está presente una unidad de evaluación de datos (9) que evalúa estocásticamente las mediciones y determina los centros de gravedad superficiales y el centro de gravedad másico (20) .

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que las mediciones se transmiten sin cable a la unidad de evaluación de datos (9) .

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que los valores de medición se transmiten por radio a la unidad de evaluación de datos (9) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) o los dispositivos de soporte está dispuesto respectivamente al menos un sensor de fuerza (7, 7’, 7") sobre el respectivo dispositivo de suspensión (3, 3’, 3’’) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fuerzas que actúan sobre los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) se miden mediante grilletes de carga con sensores de fuerza (7, 7’, 7’’) integrados.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de elevación

(1) presenta al menos una grúa o una instalación de grúa con en total al menos dos dispositivos de suspensión (3, 45 3’, 3’’) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con la medición de la masa del objeto (2) se conoce mediante una medición de tara previa al menos parcialmente una masa propia de partes del dispositivo de elevación (1) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que están presentes al menos tres dispositivos de suspensión.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el objeto es un componente

constructivo de barco y el centro de gravedad másico medido se compara con un centro de gravedad másico planificado y por consiguiente se compensan fallos en el componente constructivo de barco mediante una modificación de piezas que están aún por fabricarse con las que se encuentra en contacto el componente constructivo en el funcionamiento.

11. Dispositivo de elevación con al menos dos dispositivos de suspensión (3, 3’, 3") distintos que presentan respectivamente un elemento de cable (4, 4’, 4’’) y un punto de suspensión (5, 5’, 5’’) , en el que los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3") están unidos a través de los elementos de cable (4, 4’, 4") con el dispositivo de elevación (1) y los elementos de cable (4, 4’, 4’’) pueden accionarse respectivamente de manera separada y están libremente suspendidos, en el que los elementos de cable (4, 4’, 4") presentan respectivamente una longitud de libre 65 suspensión y las longitudes de libre suspensión pueden variarse para los distintos elementos de cable y está presente una unidad de evaluación de datos (9) que está unida a sensores (6, 7, 8) que determinan una posición espacial y/u una orientación de un objeto suspendido y los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3") del dispositivo de elevación (1) presentan sensores de fuerza (7, 7’, 7’’) para la determinación de la fuerza de cable, caracterizado por que está presente una suspensión cardán en los dispositivos de suspensión (3, 3’, 3’’) y los dispositivos de suspensión presentan sensores de inclinación (8, 8’, 8’’) para la determinación de la inclinación del cable y la unidad

de evaluación de datos (9) está unida al menos a otro sensor de inclinación (6) , pudiéndose fijar el sensor de inclinación (6) a un objeto (2) que va a suspenderse en el dispositivo de elevación (1) .

12. Dispositivo de elevación según la reivindicación 11, caracterizado por que al menos un sensor se comunica por

radio con la unidad de evaluación de datos (9) . 10