BR102017022953A2 - Alimentador de bandejas compreendido por uma transplantadora de mudas e transplantadora de mudas - Google Patents

Abstract

descreve-se um alimentador de bandejas 1 compreendido por uma transplantadora de mudas 10, dito alimentador de bandejas 1 sendo dotado de uma gaveta 5 capaz de agarrar bandejas de mudas 6, dita gaveta sendo configurada para se movimentar nos três eixos cartesianos (x, y, z), o alimentador de bandejas 1 sendo integralmente controlado por um controlador programável (cp). o alimentador de bandejas 1 da invenção é capaz de automatizar completamente o trabalho de reposição de bandejas de mudas 6 no interior de uma transplantadora 10, aumentando a eficiência e segurança da operação ao descartar o fator humano nesse trabalho.

Description

“ALIMENTADOR DE BANDEJAS COMPREENDIDO POR UMA TRANSPLANTADORA DE MUDAS E TRANSPLANTADORA DE MUDAS” Campo da invenção [001]A invenção diz respeito a um mecanismo compreendido por um implemento agrícola rebocável. Mais especificamente, a invenção diz respeito a um alimentador de bandejas completamente automatizado para uma transplantadora de mudas.

Descrição do estado da técnica [002]Transplantadoras de mudas são, por definição, veículos agrícolas rebocados, encarregados do transplante de mudas de diferentes variedades vegetais em um terreno agrícola. Apesar de recorrente a confusão desse tipo de máquina com as semeadoras agrícolas, esta última difere bastante da transplantadora, pois na semeadora agrícola são distribuídas “sementes” ao solo, ao passo que, na transplantadora são transplantadas “mudas” no solo.

[003]Decorre dessa diferença entre ambas uma série de vantagens à operação de plantio realizada pela transplantadora, tais como: um controle maior na densidade de mudas por hectare de terra; a possibilidade do manejo de culturas que são preferencialmente geradas via técnicas de estaqueamento (em vez de semeadura); um aproveitamento maior das sementes adquiridas (visto que as mesmas são cultivadas em estufas e viveiros de mudas antes de se transformarem em mudas e seguirem para a plantação); dentre outras vantagens conferidas à transplantadora em relação à semeadora.

[004]Dessa diferença entre semeadora e transplantadora também decorre uma série de empecilhos à transplantadora: é preciso ter uma área de armazenamento muito maior para o abrigo de mudas do que a área de armazenamento necessária ao transporte de sementes por uma plantadora; as sementes são armazenadas em containers fechados, amontoadas umas às outras, sem qualquer distinção no que diz

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 8/26 / 10 respeito à sua disposição em relação ao fundo dos aludidos containers enquanto as mudas, invariavelmente, devem ser armazenadas com suas raízes para baixo e suas folhas e caule para cima (tendo como referência o centro gravitacional da terra); as mudas têm de ser individualmente manejadas, pinçadas uma após uma, para introdução nos sulcos realizados ao solo; o manejo de mudas implica no transporte e armazenamento temporário das bandejas plásticas que abrigam momentaneamente as mudas em seu interior; dentre outros inconvenientes que devem ser superados pelos próprios mecanismos compreendidos pela transplantadora.

[005]Um dos problemas intrínsecos da transplantadora em relação às semeadoras agrícolas é a necessidade de armazenamento temporário das mudas na própria estrutura da transplantadora, antes que estas sejam inseridas nos sulcos cavados ao solo.

[006]No estado da técnica, as mudas são comumente alojadas no interior de bandejas plásticas, tal como as reveladas nas figuras 5 e 6 (vide as mudas 7 alojadas no interior dos copos 17 compreendidos pelas bandejas 6). Para estocagem dessas bandejas 6, são disponibilizadas prateleiras metálicas, capazes de abrigar dezenas de bandejas 6 dispostas umas sobre as outras.

[007]Um operador carregado sobre a estrutura externa da transplantadora se senta à frente da referida prateleira e manuseia bandeja por bandeja, retirando cada uma delas da prateleira e inserindo as mesmas em um sistema mecânico encarregado de expulsar as mudas das bandejas e posicioná-las corretamente no solo. Um exemplo do referido sistema é revelado no documento americano US4289080, de titularidade de Celanese Corporation, onde é disposto um assento à frente da referida prateleira de bandejas para abrigo de um operador encarregado no manejo destes elementos.

[008]Não é preciso dizer que o emprego de trabalho humano para realização desta tarefa implica em uma série de falhas e inconvenientes, tais como: (i) a

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 9/26 / 10 ineficiência da operação, provocada por falha humana, desmotivação do empregado e imperícia do operador inexperiente; (ii) a falta de ergonomia, conforto e segurança aos empregados, submetidos a intempéries, insolação e a exposição a animais peçonhentos durante o trabalho no campo; (iii) o alto índice de lesão por esforço repetitivo (LER) nos operários, encarregados de realizar uma rápida e ininterrupta movimentação manual por horas a fio; (iv) a submissão do empregador (o proprietário da transplantadora) a um elevado passivo trabalhista decorrente dos riscos envolvidos no trabalho do operário; (v) uma limitação na velocidade de deslocamento do trator rebocador, que não poderá ser maior que a capacidade do operário em repor as bandejas consumidas pela máquina; dentre outras falhas e inconvenientes.

[009]Por esse motivo, por todos os inconvenientes descritos, faz-se necessária a criação de um sistema que automatize completamente a operação de reposição de bandejas de mudas em uma transplantadora.

Objetivos da invenção [010]A presente invenção objetiva um equipamento compreendido por uma transplantadora de mudas, capaz de armazenar temporariamente uma pluralidade de bandejas de mudas e de automatizar de forma segura e eficaz toda a operação de reposição de bandejas de mudas.

Breve descrição da invenção [011]Descreve-se um alimentador de bandejas compreendido por uma transplantadora de mudas. O alimentador de bandejas é dotado de um rack de bandejas e um selecionador de bandejas. Dito rack de bandejas compreende uma série de trilhos suspensos, dispostos em normal com o plano de face do selecionador de bandejas, sendo que cada par de trilhos suspensos coopera com as abas laterais de uma bandeja.

[012]O selecionador de bandejas, por sua vez é controlado eletronicamente por intermédio de um controlador programável (CP) e compreende: pelo menos, uma

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 10/26 / 10 gaveta configurada para abrigar em seu interior, pelo menos, uma bandeja. O selecionador de bandejas compreende também uma pluralidade de atuadores capazes de movimentar dita gaveta em três eixos cartesianos.

Breve descrição dos desenhos

Figura 1 - Vista em perspectiva frontal do alimentador de bandejas da presente invenção;

Figura 2 - Vista em perspectiva frontal do selecionador de bandejas compreendido pelo alimentado da presente invenção;

Figura 3 - Vista em perspectiva superior da ponte compreendida pelo selecionador de bandejas, revelando em destaque a gaveta compreendida pela aludida ponte;

Figura 4 - Vista em perspectiva superior de uma transplantadora de mudas que compreende o alimentador de bandejas da invenção;

Figura 5 - Vista em perspectiva superior de uma bandeja de mudas vazia, tal como o modelo de bandeja de mudas utilizado pela presente invenção;

Figura 6 - Vista em perspectiva superior da bandeja de mudas da figura 5 compreendendo mudas em seu interior.

Figura 7 - Vista lateral da gaveta compreendida pelo selecionador de bandejas em uma primeira disposição.

Figura 8 - Vista lateral da gaveta compreendida pelo selecionador de bandejas em uma segunda disposição.

Figura 9 - Vista lateral da gaveta compreendida pelo selecionador de bandejas em uma terceira disposição.

Descrição detalhada da invenção [013]De acordo com as figuras 1 a 4, a invenção consiste em um alimentador de bandejas 1, dotado de um selecionador de bandejas 2 e um rack de bandejas 3.

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 11/26 / 10 [014]O selecionador de bandejas 2 (melhor visualizado a partir da figura 2) compreende uma ponte 4, uma gaveta 5 e uma trave de sustentação 11. A função do selecionador de bandejas 2 é selecionar cada uma das bandejas 6 armazenadas no interior do rack de bandejas 3.

[015]O rack de bandejas 3, por sua vez, compreende uma série de trilhos suspensos 8 (dispostos em paralelo com a superfície do solo e a superfície inferior do assoalho da transplantadora 10) configurados para se associarem às abas laterais 16 das bandejas 6 (vide figuras 5 e 6) sustentando as mesmas em uma disposição paralela ao plano do solo; e uma armação externa 9, configurada para sustentar e abrigar toda a rede de trilhos suspensos 8.

[016]Note-se que, de forma preferencial, os trilhos suspensos 8 são dispostos em normal com o plano definido pelo selecionador de bandejas 2. O motivo dessa disposição é o fato de que o selecionador de bandejas 2 é configurado para retirar uma a uma as bandejas 6 do interior do rack de bandejas 3, realizando uma movimentação de sua gaveta 5 na mesma direção definida pelos trilhos suspensos 8. Sobre cada par de trilhos suspensos 8 corre uma ou mais bandejas 6 dispostas em série (i.e. uma à frente da outra).

[017]A ponte 4 compreendida pelo selecionador 2 é configurada para prover uma movimentação horizontal (no eixo X) à gaveta 5; ao passo que as laterais da trave 11 são configuradas para movimentar verticalmente a ponte 4 (eixo Y); e a gaveta 5, por fim, é dotada de braços extensíveis 14, configurados para uma movimentação para frente e para trás (eixo Z).

[018]A movimentação no eixo X da gaveta 5 é preferencialmente realizada mediante uma correia dentada 12 que coopera com um motor hidráulico. A movimentação no eixo Y, provida pelas laterais da trave 11, é preferencialmente realizada mediante cremalheiras que coopera com um motor hidráulico 13. O deslocamento no eixo Z dos braços extensíveis 14 da gaveta 5, por sua vez, é

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 12/26 / 10 preferencialmente realizado mediante corrediças laterais movimentadas por correias dentadas, que coopera com dois motores elétricos.

[019]Alternativamente, a movimentação dos componentes poderá ser realizada mediante: atuadores lineares eletrônicos; barras roscadas associadas a motores elétricos; sistemas pneumáticos; correias associadas a motores de passo; motores hidráulicos associados a elementos mecânicos; dentre outras alternativas conhecidas e amplamente utilizadas no estado da técnica.

[020]Note-se que, a concretização de uma mesa de três eixos para uma máquina CNC é algo relativamente comum em laboratórios de usinagem, entretanto, reproduzir algo similar a uma mesa de três eixos que opere no campo, em um terreno agrícola, com exposição a poeira, água, palha e intempéries é muito mais complicado. Para superar esses empecilhos a solução foi estabilizar o centro de gravidade do selecionador de bandejas 2 em um chassi agrícola, e acrescentar recursos que facilitam a movimentação e estabilidade em terrenos acidentados, tais como: engates e sulcadores pantográficos, pneus de alta flutuação e velocidade máxima abaixo dos 3km/h. Além desses recursos, o selecionador de bandejas 2 compreende componentes dotados de materiais de alta resistência à abrasão e livres de lubrificação nos conjuntos móveis, reduzindo a incidência de desgaste por poeira.

[021]Note-se que, os braços extensíveis 14 (tal como relevados na figura 3) são preferencialmente divididos em diferentes segmentos (14A, 14B, 14C) a fim de possibilitar um prolongamento de suas estruturas muito além do comprimento original destes elementos. Em sua configuração preferencial, esse elemento é dividido em três segmentos distintos 14A, 14B, 14C telescopicamente acomodados uns aos outros. Com essa configuração é possível o armazenamento simultâneo de diversas bandejas 6 em um único par de trilhos suspenso 8, tal como exibido nas figuras 7, 8 e 9.

[022]Na face interna da extremidade distal do braço extensível 14 (vide figura 3) é disposto um gancho retrátil 12 que emerge para fora do braço extensível 14

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 13/26 / 10 proporcionando uma fixação desse elemento à face externa da bandeja 6. De modo preferencial, o braço extensível 14 é configurado para segurar uma única bandeja 6 por vez.

[023]Alternativamente, em vez de um gancho retrátil 12 a invenção pode compreender uma ventosa de sucção pneumática, um eletroímã (associado a ímãs ou metais presentes na face externa das bandejas 6), uma garra dotada de superfície interna aderente, dentre outras modalidades de fixação temporária da bandeja 6.

[024]Todos os componentes são associados a um controlador eletrônico 100% automatizado (preferencialmente um Controlador Programável - CP), que independe de qualquer intervenção humana para realização de suas operações.

[025]A lógica de programação do CP, na configuração preferencial da invenção, compreende os seguintes passos:

- Movimentação da gaveta 5 no eixo X para a primeira coluna;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo Y para a primeira linha;

- Movimentação dos braços extensíveis 14 no eixo Z para frente;

- Acionamento do gancho retrátil 12;

- Movimentação dos braços extensíveis 14 no eixo Z para trás;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo Y para a coordenada vertical do ponto de soltura da bandeja 6;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo X para a coordenada horizontal do ponto de soltura da bandeja 6;

- Retração do gancho retrátil 12;

(repetição)

- Movimentação da gaveta 5 no eixo X para a segunda coluna;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo Y para a primeira linha;

- Movimentação dos braços extensíveis 14 no eixo Z para frente;

- Acionamento do gancho retrátil 12;

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 14/26 / 10

- Movimentação dos braços extensíveis 14 no eixo Z para trás;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo Y para a coordenada vertical do ponto de soltura da bandeja 6;

- Movimentação da gaveta 5 no eixo X para a coordenada horizontal do ponto de soltura da bandeja 6;

- Retração do gancho retrátil 12;

(...) [026]De modo preferencial, a invenção compreende dois sensores de presença dispostos na face de contato da gaveta 5, configurados para identificar a presença de uma bandeja no momento da expansão do braço.

[027]Uma das formas alternativas de concretização da invenção compreende uma adaptação do alimentador 1 ao plantio de culturas consorciadas (i.e. uma linha de plantio de uma primeira variedade vegetal, intercalada com uma leira de plantio de uma segunda variedade vegetal).

[028]Ao final do processo de operação do selecionador 2, a bandeja 6 é disposta próxima ao dispositivo empregado pela transplantadora 10 encarregado da separação das mudas 7 da bandeja 6 (localizado na área central 15 da transplantadora 10, destacada na figura 4). Note-se que, o alimentador 1 encerra apenas o primeiro passo em todo o fluxograma operacional definido pelos mecanismos compreendidos pela transplantadora 10. Como exemplos de etapas posteriores àquela definida pelo alimentador 1, temos: posicionamento da bandeja em um módulo de transplante de mudas 7; o dispositivo de remoção de mudas 7 das bandejas 6; a movimentação das mudas 7 até um sulcador; e deposição das mudas 7 no solo.

[029]De modo preferencial, o rack de bandejas 3 é sempre abastecido de modo a facilitar a operação do selecionador de bandejas 2, com as bandejas estocadas sempre em uma mesma ordem, que seja previsível ao comando eletrônico

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 15/26 / 10 do selecionador de bandejas 2. Exemplo: as bandejas 6 são estocadas primeiramente na porção superior esquerda do rack de bandejas 3 e o armazenamento de bandejas 6 segue pela linha superior do rack de bandejas 3 até que esta linha esteja completamente preenchida; a partir desse momento, passa-se ao abastecimento da segunda linha de trilhos suspensos 8, continuando até o completo preenchimento do rack de bandejas 3. Deste modo, o selecionador de bandejas 2 tem seu trabalho facilitado, pois é mais fácil prever onde se encontrarão as bandejas em uma situação em que o rack 3 não encontra-se completamente preenchido.

[030]O rack 3 é construído em uma estrutura monobloco, removível e independente da máquina, e conta com recursos de fixação e movimentação baseados em garras de empilhadeiras. Essa característica é configurada para facilitar o abastecimento de bandejas 6 nesse equipamento. Note-se que, as bandejas 6 podem ser estocadas com o rack 3 no solo. Em seguida esse componente é fixado à transplantadora 10 já abastecido com as bandejas 6.

[031]Para evitar que as bandejas 6 saltem para fora do rack de bandejas 3 quando a transplantadora 10 encontra-se em movimento ou em declive, os alojamentos individuais destinados ao posicionamento das bandejas 6 contam com recursos de travas fixas, garantindo o posicionamento correto mesmo em terrenos acidentados e com a transplantadora 10 em movimento.

[032]De modo preferencial o rack de bandejas 3 compreende cinquenta e quatro pares de trilhos suspensos 8, cada par de trilhos definido uma célula, onde preferencialmente se alojam duas bandejas 6. Ao todo, são nove linhas de célula por seis colunas. Perfazendo um total de cento e oito bandejas 6. Cada qual compreendendo as seguintes dimensões (58,6 cm x 39,3 cm x 10 cm) e cada uma delas sendo capaz de abrigar cinquenta e quatro mudas 7 em seu interior.

[033]Evidentemente, os números acima não limitam o escopo de proteção da presente invenção. É interessante frisar que a quantidade de bandejas 6 no rack 3 é

Petição 870170081414, de 24/10/2017, pág. 16/26 / 10 flexível e adaptável para mais ou para menos de acordo com o espaço disponível no chassi da transplantadora 10.

[034]Em uma das possíveis configurações da presente invenção, o alimentador de bandejas 1 é adaptado ao transporte e distribuição de mudas 7 de cana-de-açúcar. Para esta configuração, a distância vertical entre dois trilhos suspensos 8 de uma mesma coluna é de 30 cm, distância suficiente para comportar a espessura da bandeja 6 (incluindo o copo 17) mais a altura da muda 7.

[035]Nas configurações alternativas da invenção, as distancias relativas dos alojamentos das bandejas 6 podem variar de acordo com as bandejas 6 habitualmente usadas nas diversas culturas que já se utilizam plantio automatizado de mudas 7 e que diferem em tamanho da muda de cana-de-açúcar, tais como: hortaliças, silvicultura, dentre outras.

[036]Note-se que, a invenção atende aos objetivos que se propõe alcançar, revelando um alimentador de bandejas 1 compreendido por uma transplantadora de mudas 10, capaz de armazenar temporariamente uma pluralidade de bandejas de mudas 6 e de automatizar de forma segura e eficaz toda a operação de reposição de bandejas de mudas 6 no interior da transplantadora 10, sem qualquer intervenção humana necessária nesse processo.

[037]Tendo sido descritos alguns exemplos de concretização preferidos da invenção, vale ressaltar que o escopo de proteção conferido pelo presente documento engloba todas as demais formas alternativas cabíveis à execução da invenção, sendo este, definido e limitado apenas pelo teor do quadro reivindicatório em anexo.

Claims (5)

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REIVINDICAÇÕES

1. Alimentador de bandejas (1) compreendido por uma transplantadora de mudas (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um rack de bandejas (3) e um selecionador de bandejas (2); dito rack de bandejas (3) compreendendo uma série de trilhos suspensos (8), dispostos em normal com o plano de face do selecionador de bandejas (2), cada par de trilhos suspensos (8) cooperando com as abas laterais (16) de uma bandeja (6); dito selecionador de bandejas (2) compreendendo, pelo menos uma gaveta (5) configurada para abrigar em seu interior, pelo menos, uma bandeja (6), dito selecionador de bandejas (2) compreendendo uma pluralidade de atuadores capazes de movimentar dita gaveta (5) em três eixos cartesianos; o alimentador de bandejas (1) sendo controlado eletronicamente por intermédio de um Controlador Programável.

2. Alimentador de bandejas (1) compreendido por uma transplantadora de mudas (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a gaveta (5) compreende dois braços extensíveis (14) cada qual capaz de cooperar com uma das abas laterais (16) compreendidas pela bandeja (6).

3. Alimentador de bandejas (1) compreendido por uma transplantadora de mudas (10), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os dois braços extensíveis (14) são compostos cada um deles por três segmentos distintos (14A, 14B, 14C) associados uns aos outros de forma telescópica.

4. Alimentador de bandejas (1) compreendido por uma transplantadora de mudas (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos braços extensíveis (14) compreendem ganchos retráteis (12) capazes de agarrar a estrutura das bandejas ou soltar a mesma mediante comando eletrônico de um Controlador Programável.

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5. Transplantadora de mudas (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um alimentador de bandejas (1) tal como descrito nas reivindicações precedentes.