WO2017020141A1

WO2017020141A1 - Herramienta, sistema y procedimiento automatizado de toma de muestras

Info

Publication number: WO2017020141A1
Application number: PCT/CL2015/050029
Authority: WO
Inventors: Claudio VERA CAMPOS; Ottavio BERBAKOW CASALI; Rodrigo ANINAT DE LA MAZA; Carlos Fernando JANS VASQUEZ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2018-02-03

Abstract

Un herramienta o aparato de muestreo automatizada para concentrados de mineral que comprende al menos un plato maestro de cambio automático; al menos un plato esclavo de cambio automático; al menos una placa de montaje conjunto tubular de muestreo; un conjunto tubular, soldado o adosado mecánicamente al plato esclavo; al menos un cabezal de muestreo desmontable, con freno para émbolo; y al menos un émbolo reforzado con ajuste deslizante más un dispositivo de amortiguación ubicado en el interior del cuerpo tubular. La invención comprende además el sistema y el procedimiento asociado.

Description

Herramienta, sistema y procedimiento automatizado de toma de muestras

CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se relaciona con una herramienta o aparato, un sistema y un procedimiento automatizado de toma de muestras para concentrados, preferentemente concentrados de mineral.

ANTECEDENTES

Actualmente, los sistemas automatizados, basados en la utilización de brazos robóticos se han visto masificados en distintas áreas de la industria. Una de las industrias en donde ha sido implementada este tipo de tecnología es la minería. A fin de satisfacer la demanda de toma de muestras en contenedores y garantizar el origen y destino de estas muestras, se requiere tomar muestras directamente desde el medio de transporte, así entonces, una vez cargadas las tolvas o contenedores, se procede con el muestreo manual que implica subir 2 personas aseguradas a una línea de vida y premunidos de 2 aparatos manuales. Cada aparato es hundida con fuerza, hasta la profundidad que el operador de la aparato determine como suficiente o la fuerza aplicada por el operador no permita un hundimiento de mayor profundidad.

El estado del arte ha abordado este tema, principalmente asociada a la toma de muestras de material estéril, preferentemente concentrado de mineral. El documento US2007145650 describe un sistema robótico compuesto de un manipulador robótico de al menos 5 grados de libertad, y un mecanismo de agarre que permite llevar el dispositivo de muestreo a partir de un soporte de la aparato i situado en uno de sus lados, moviéndolas a través de un camino definido para el área de muestreo, donde el proceso de muestreo sobre una malla que se define, se lleva a cabo de una manera secuencial y programado en camiones y/o carros de transporte de concentrado.

Por otro lado, el documento US2003229420 hace referencia a un dispositivo de brazo robótico capaz de acceder a maquinaria y equipo de difícil acceso, para su mantenimiento y reparación. En particular, se divulga un aparato que comprende un brazo de soporte con una pluralidad de segmentos longitudinales cada uno capaz de realizar movimientos uno con respecto al otro para definir una trayectoria ondulatoria, un cabezal de trabajo con medios de soporte hacia el extremo distal de dicho brazo y adaptado para llevar una aparato de trabajo, y medios de control para al menos algunos de dichos segmentos. Lo anterior permite el control de los diferentes segmentos que constituyen el brazo para que puedan asumir diferentes formas. Cada segmento comprende una pluralidad de enlaces con control independiente.

El documento US4940088 describe una sonda para la toma de muestras de fluido que comprende: al menos un dispositivo de muestreo, cada dispositivo de dicho muestreo que a su vez comprende un cuerpo tubular, un pistón de aspiración montado de forma deslizante dentro de dicho cuerpo tubular de una manera tal como para definir una cámara de muestreo detrás de dicho pistón de aspiración, un orificio de admisión formado a través de dicho cuerpo tubular que admite fluido en dicha cámara de muestreo, y medios para desplazar dicho pistón de aspiración dentro de dicho cuerpo tubular. Los medios para desplazar dicho pistón de aspiración comprenden una barra de control que pasa libremente a través de dicho pistón de aspiración, y medios de embrague para el acoplamiento de la barra de control a dicho pistón de aspiración antes de tomar una muestra, y luego para el desacoplamiento de la barra de control desde dicho pistón de aspiración después de que la muestra ha sido tomada.

PROBLEMA TÉCNICO

Uno de los principales problemas presentes en los actuales sistemas descritos, en particular, el sistema que describe el uso del brazo robótico, es que la toma de la muestra no es precisa dada que el retiro es a partir de una pinza o garra. Además, dicho sistema permite sólo tomar muestra, y no está destinado a la función adicional de suministrar la muestra en caso que se requiera. Por otro lado, los sistemas de toma de muestra a base de presión están destinados a muestras líquidas, y no muestras del tipo semi-sólido, tal como es el concentrado de mineral.

SOLUCIÓN TÉCNICA

La presente invención se relaciona con una herramienta o aparato, un sistema y un procedimiento de muestreo robotizado, para concentrados de mineral, que responde a las siguientes necesidades:

1 . Realizar muestras de mineral con la mejor representatividad posible de la carga a muestrear, minimizando la contaminación cruzada (concentración, tamaño del grano, humead, etc.)

2. Realizar la muestra completa de una carga con la menor cantidad posible de lanzazos, para mejorar ciclo actual de trabajo.

3. Eliminar la variabilidad introducida por la operación humana. 4. Mejorar las condiciones ergonométricas y de salud de los operadores actualmente dedicados a estas tareas.

La herramienta de la presente invención utiliza el concepto de diferencial de presión y tensión superficial, sin elementos rotativos, para evitar alteración cruzada de material durante la operación del muestreo. La operación es limpia, y la muestra que se obtiene presenta menor alteración por material circundante con respecto a aparatos rotativos o de husillo, al no tener agitación de mineral en las zonas circundantes. Es decir la muestra es más representativa del sector que se decide muestrear.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 corresponde a una vista lateral de la herramienta o aparato y sistema de muestreo en su posición inicial, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 2 corresponde a una vista lateral de la herramienta o aparato y sistema de muestreo en su posición de trabajo, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 3 corresponde a un detalle del émbolo reforzado con el dispositivo de amortiguación para la extracción de muestras, de acuerdo a una modalidad de la invención.

La Figura 4 corresponde a un detalle de la parte superior de la herramienta o aparato, donde se une al brazo, de acuerdo a una modalidad de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con una herramienta o aparato de muestreo automatizada (1 ) para concentrados de mineral. La invención se relaciona además con el sistema y procedimiento asociado.

La herramienta o aparato (1 ), tal como se muestra en la Figura 1 , comprende al menos un plato maestro de cambio automático o manual (2); al menos un plato esclavo de cambio automático (3); al menos una placa de montaje (4) de conjunto tubular de muestreo, donde dicho plato maestro (2), dicho plato esclavo (3) y dicha placa de montaje (4)sirven para fijar la herramienta un brazo robótico y a la vez permiten desconexión rápida desde/hacia el mismo.; un conjunto tubular (5), preferentemente de acero inoxidable, soldado o adosado mecánicamente al plato esclavo (3), con elementos para conexión de aire, que comprenden reguladores de flujo, mangueras, racores, y válvulas check para vacío; al menos un cabezal (6) de muestreo desmontable, con freno para émbolo; al menos un émbolo reforzado (7) con ajuste deslizante más un dispositivo de amortiguación (8) ubicado en el interior del cuerpo tubular (5). En otra modalidad de la invención, la herramienta (1 ) comprende al menos una caja de control neumática (10), con al menos una válvula doble efecto (11 ), y al menos un actuador neumático (9) de empuje, opcional para mediciones sobre 1 .300 mm o mineral demasiado compactado), con su respectiva válvula de control de una solenoide. En otra modalidad de la invención, la válvula doble efecto (11 ) puede ser reemplazada por al menos dos válvulas de simple efecto separadas con control separado, para la misma función que cumpliría la válvula de doble efecto. Como opción, está válvulas de simple efecto pueden ser de tipo 3/2. En una modalidad preferida de la invención, el émbolo es de material sintético reforzado. En una modalidad de la invención, las válvulas doble efecto (11 ) son válvulas doble efecto (11 ) con eyectores integrados en una de las líneas. Como opción, está válvulas de doble efecto pueden ser de tipo 5/3.

El principio fundamental bajo el cual se plantea el aparato (1 ) es que generando un pequeño diferencial de presión negativo en el interior de ésta, a medida que la muestra hace ingreso al conjunto tubular (5) por su parte inferior, se evita la caída de la misma, aún generando bajos niveles de vacío. A medida que el aparato (1 ) hace ingreso al sector de muestra, paralelamente va girando perfectamente centrada sobre su propio eje en ángulos controlados mediante un brazo robótico (12), permitiendo la inserción de la herramienta (1 ), además, permitiendo controlar la posición cartesiana, orientación, velocidad lineal y de giro de la herramienta (1 ) de muestreo. El brazo (12) además genera pulsos de vaciado de aire para dar cabida gradual a la muestra, a medida que el brazo (12) avanza hacia su recorrido final. Durante esta etapa, la válvula (11 ) se mantiene cerrada durante el vaciado.

Una vez que el brazo (12) llega a su recorrido final, el vacío al interior del conjunto tubular (5) se corta y el brazo (12) se devuelve por la misma trayectoria por donde ingresó a su posición inicial, dejando una huella cilindrica en el material donde se obtuvo la muestra, que dependiendo de la humedad y otros factores podrá permanecer o colapsar en pocos segundos.

La retención del vacío, tensión superficial del material y el roce contra las paredes interiores del cuerpo tubular (5) hace que el desprendimiento de material sea casi despreciable durante el trayecto hacia la descarga, aún con movimientos bruscos y contra la gravedad de la misma herramienta (1 ).

Para efectos de la descarga de material, el sistema usa la presurización del interior del cuerpo tubular (5) por medio de la segunda salida de la válvula neumática (11 ), con el vacío desactivado, y efectúa empuje sobre el émbolo de material sintético, que a su vez ejerce presión sobre el material acumulado. Cuando el material cede, escurre de manera rápida por el cuerpo tubo (5), donde el émbolo (7) llega a su final de carrera estando soldado al cabezal (6) de muestreo intercambiable. El mismo cabezal (6) sirve para realizar mantenimiento, realizar el desmontaje y hacer mantenimiento de los elementos móviles del aparato (1 ). El aire comprimido además, realiza la función de limpieza del cuerpo tubular (5), para evitar contaminación cruzada y problemas de operación.

En una modalidad de la invención, como recurso opcional, se puede utilizar el actuador o cilindro neumático (9), donde el empuje se realiza por medio del mismo émbolo (7) y por el aire mismo, empujado a su vez por un machón montado en el extremo de dicho émbolo (7). El actuador (9) aumenta la fuerza y rigidez del empuje, facilitando la salida del material en casos superiores a 1 .300 mm o bien material demasiado compactado.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Una herramienta o aparato de muestreo automatizada para concentrados de mineral CARACTERIZADO porque comprende al menos un plato maestro; al menos un plato esclavo de cambio automático; al menos una placa de montaje conjunto tubular de muestreo; un conjunto tubular, soldado o adosado mecánicamente al plato esclavo; al menos un cabezal de muestreo desmontable, con freno para émbolo; y al menos un émbolo reforzado con ajuste deslizante más un dispositivo de amortiguación ubicado en el interior del cuerpo tubular.

2. La herramienta de muestreo según la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque comprende al menos un actuador neumático de empuje y al menos una caja de control neumática, con válvulas doble efecto o dos válvulas de simple efecto.

3. La herramienta de muestreo según la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque el conjunto tubular es metálico.

4. La herramienta de muestreo según la reivindicación 3, CARACTERIZADA porque el conjunto tubular es de acero inoxidable.

5. La herramienta de muestreo según la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque comprende elementos para conexión de aire de control.

6. La herramienta de muestreo según la reivindicación 5, CARACTERIZADA porque los elementos para conexión de aire comprenden reguladores de flujo, mangueras, racores, y válvulas check para vacío.

7. La herramienta de muestreo según la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque el émbolo es de material sintético reforzado, con un dispositivo de amortiguación incorporado.

8. La herramienta de muestreo según la reivindicación 2, CARACTERIZADA porque las válvulas doble efecto son válvulas doble efecto con eyectores integrados en línea, o bien dos válvulas de simple efecto separadas de tipo con control separado, para la misma función.

9. La herramienta de muestreo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADA porque la herramienta está conectado a un brazo robótico a través del plato maestro de cambio automático o manual.

10. La herramienta de muestreo según la reivindicación 2, CARACTERIZADA porque comprende un cilindro neumático, asociado al actuador neumático, donde el empuje se realiza por medio del mismo émbolo.

1 1 . Un sistema de muestreo automatizado para concentrados de mineral CARACTERIZADO porque comprende:

a. un herramienta o aparato de muestreo que comprende al menos plato maestro; al menos un plato esclavo de cambio automático; al menos una placa de montaje conjunto tubular de muestreo; un conjunto tubular, soldado o adosado mecánicamente al plato esclavo; al menos un cabezal de muestreo desmontable, con freno para émbolo; y al menos un émbolo reforzado con ajuste deslizante más un dispositivo de amortiguación ubicado en el interior del cuerpo tubular; y b. un brazo robótico conectado a dicha herramienta a través del plato maestro, para controlar la posición cartesiana, orientación, velocidad lineal y de giro de la herramienta de muestreo.

12. El sistema de muestreo según la reivindicación 11 , CARACTERIZADO porque comprende al menos un actuador neumático de empuje y al menos una caja de control neumática, con válvulas doble efecto o dos válvulas de simple efecto.

13. El sistema de muestreo según la reivindicación 11 , CARACTERIZADO porque el conjunto tubular es metálico.

14. El sistema de muestreo según la reivindicación 13, CARACTERIZADO porque el conjunto tubular es de acero inoxidable.

15. El sistema de muestreo según la reivindicación 11 , CARACTERIZADO porque comprende elementos para conexión de aire de control.

16. El sistema de muestreo según la reivindicación 15, CARACTERIZADO los elementos para conexión comprenden fittings, reguladores de flujo y mangueras de conexión entre válvulas.

17. El sistema de muestreo según la reivindicación 11 , CARACTERIZADO porque el émbolo es de plástico reforzado.

18. El sistema de muestreo según la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque las válvulas doble efecto son válvulas doble efecto con eyectores integrados en línea, o bien dos válvulas de simple efecto separadas de tipo con control separado, para la misma función.

19. El sistema de muestreo según la reivindicación 12, CARACTERIZADO un cilindro neumático, asociado al menos un actuador neumático, donde el empuje se realiza por medio del mismo émbolo.

20. Un procedimiento de muestreo automatizado para concentrados de mineral CARACTERIZADO porque comprende los pasos de :

a. suministrar una herramienta o aparto de muestreo que comprende al menos un plato maestro de cambio automático; al menos un plato esclavo de cambio automático; al menos una placa de montaje conjunto tubular de muestreo; un conjunto tubular, soldado o adosado mecánicamente al plato esclavo; al menos un cabezal de muestreo desmontable, con freno para émbolo; y al menos un émbolo reforzado con ajuste deslizante más un dispositivo de amortiguación ubicado en el interior del cuerpo tubular;

b. conectar dicha herramienta a un brazo robótico a través de un plato de intercambio de herramientas rápido, automático o manual. c. generar una pequeña diferencial de presión negativo en el interior del apara, para que la muestra ingrese al conjunto tubular por su parte inferior, evitando la caída de la misma;

d. girar la herramienta perfectamente centrada sobre su propio eje, usando el eje final del robot, en ángulos controlados, para insertarlo en la zona de muestra;

e. generar pulsos de vaciado de aire mediante el brazo para dar cabida a la muestra a medida que el brazo avanza hacia su recorrido final;

f. Cortar el vacio al interior del conjunto tubular una vez que el brazo llega a su recorrido final

g. Volver el brazo junto con el herramienta a la posición inicial El procedimiento de muestreo automatizado según la reivindicación 20 CARACTERIZADO porque se utiliza un actuador o cilindro neumático comprendido en la herramienta, donde el empuje se realiza por medio del mismo émbolo y por el aire mismo, empujado a su vez por un machón montado en el extremo de dicho émbolo, donde el actuador aumenta la fuerza y rigidez del empuje, facilitando la salida del material en casos superiores a 1 .300 mm o bien material demasiado compactado.