BR112017001892B1 - estação e instalação para tratar objetos - Google Patents

Abstract

É revelada uma estação para tratar as superfícies de objetos, tais como carroçarias e/ou componentes de veículo, associados com o setor automotivo, compreendendo uma cabine (11) com pelo menos uma entrada (12) e pelo menos uma saída (13) para uma carroçaria de veículo, um sistema (18) para mover a parte a ser tratada entre a entrada e a saída e pelo menos um robô de pintura e/ou manuseio (17) posicionado dentro da cabine. A cabine (11) contém um suporte acionado por motor (23) que gira em torno de um eixo vertical (19) de maneira a direcionar sequencialmente na direção do robô (17) diferentes lados do componente posicionado no suporte (23). As cabines podem ser vantajosamente projetadas na forma de um polígono em vista plana com mais de quatro lados, por exemplo, lados hexagonais ou octogonais, e ser combinadas ao lado uma com a outra em duas direções de maneira a formar uma instalação com melhor uso do espaço ocupado.

Description

DESCRIÇÃO

[0001] A presente invenção diz respeito a estações e instalações para tratar as superfícies de objetos, por exemplo, em particular, em oficinas de pintura no setor automotivo e, em particular, para tratar as superfícies de carroçarias e/ou componentes de veículo motorizado, passando através da cabine para a aplicação de diferentes tipos de materiais, dependendo dos diferentes ciclos de aplicação para pintar, vedar, limpar, preparar as superfícies ou controle de qualidade e, mais no geral, todas aquelas aplicações onde esta invenção pode ser adaptada dentro do que é internacionalmente referido como "oficina de pintura".

[0002] Nas estações automáticas da tecnologia anterior compreendendo uma cabine equipada com robôs que realizam um ciclo de processamento são conhecidos.

[0003] Normalmente, essas estações, que são arranjados em sequência longitudinalmente, formam uma instalação de tratamento de superfície atravessada por uma linha de transferência.

[0004] Nas instalações conhecidas, um objeto, tal como uma carroçaria/parte do veículo, entra na cabine e permanece dentro dela por todo o tempo de tratamento, enquanto os robôs articulados são movimentados e deslocados de maneira a cobrir toda a área da parte a ser tratada, portanto sendo possível realizar o processo necessário que é realizado com um aplicador adequado ou com um aparelho específico projetado para permitir a operação de processamento planejada. Normalmente, pelo menos dois robôs são usados para cada cabine, sendo arranjados nos dois lados da parte a ser tratada, de forma que cada delas pode operar no lado atribuído a ela. Os robôs no geral têm um alcance relativamente alto de maneira a pode acessar, no lado atribuído, todos os pontos do objeto (incluindo objetos com dimensões relativamente grandes tal como uma carroçaria do veículo), e são um tanto caros.

[0005] Cabines têm sido propostas onde existe um único robô arranjado acima do objeto de maneira a poder atingir independentemente todos os pontos do objeto, mas isto dá origem a vários problemas incluindo o fato de que, por causa do arranjo do robô acima do eixo vertical do objeto, gotejamento ou deposição de poeira ou similares no próprio objeto pode ocorrer, arruinando a aparência final do tratamento (em particular a superfície pintada).

[0006] Um outro problema muito acometido em cabines de pintura por aspersão é a necessidade de recuperar e tratar a assim chamada superaspersão, a saber, a quantidade de tinta que é atomizada dentro da cabine e que não atinge a superfície. Esta superaspersão de fato permanece suspensa no ar da cabine e tem, portanto, que ser propelida para a área abaixo da cabine para tratamento. A quantidade de ar necessária para eliminação das fumaças de tinta é, portanto, um parâmetro significante com os propósitos de consumo de energia.

[0007] Um problema adicional das instalações conhecidas é que o arranjo sequencial das cabines tem que ser em uma linha reta, com a entrada e a saída de cada cabine localizadas em lados opostos da cabine. Isto impede o uso otimizado e eficiente do espaço disponível na instalação.

[0008] O objetivo geral da presente invenção é prover estações de cabine inovativas para o tratamento de superfícies de objetos, que são capazes de operar facilmente também com um único robô por todas as superfícies do objeto a ser tratado.

[0009] Além disso, um objetivo adicional da presente invenção é prover estações de pintura com uma reduzida zona de superaspersão. Isto é possibilitado movendo as partes a ser tratadas em várias zonas, e não do robô.

[0010] Também um outro objetivo da presente invenção é prover instalações que permitem melhor otimização dos espaços ocupados e maior flexibilidade.

[0011] Em vista desses objetivos, a ideia que ocorreu é prover, de acordo com a invenção, uma estação para tratar objetos de acordo com a reivindicação 1.

[0012] De acordo com uma modalidade da invenção, a ideia que ocorreu é também prover uma estação para tratar objetos, compreendendo uma cabine com pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída para um objeto, um sistema para mover o objeto entre a entrada e saída e pelo menos um robô de tratamento na cabine, caracterizado em que compreende dentro da cabine um suporte para suportar um objeto que entra na cabine, cujo suporte é acionado por motor para girar em torno de um eixo vertical de maneira a direcionar sequencialmente para os diferentes lados do robô de tratamento do objeto presente no suporte.

[0013] Ainda de acordo com a invenção, a ideia que ocorreu é prover instalações formadas por uma pluralidade dessas cabines.

[0014] A fim de ilustrar mais claramente os princípios inovativos da presente invenção e suas vantagens comparada com a tecnologia anterior, um exemplo de modalidade aplicando esses princípios será descrito a seguir com a ajuda dos desenhos anexos. Nos desenhos: - Figura 1 mostra uma vista plana esquemática de uma modalidade de uma estação de acordo com a invenção; - Figura 2 mostra uma vista em elevação lateral esquemática de uma estação de acordo com a invenção; - Figura 3 mostra uma vista plana esquemática de uma instalação de acordo com a invenção; - Figura 4 mostra uma vista plana esquemática de uma modalidade alternativa de uma estação de acordo com a invenção e uma instalação provida com uma pluralidade dessas estações.

[0015] Com referência às Figuras, Figura 1 mostra em forma esquemática uma estação de tratamento projetada de acordo com a invenção e indicada no geral por 10.

[0016] A estação 10 compreende uma cabine 10 provida com pelo menos uma entrada 12 e pelo menos uma saída 13 para um objeto 14 a ser tratado. O objeto pode ser vantajosamente uma carroçaria ou parte de veículo motorizado. Vantajosamente, os objetos chegam na entrada 12 por meio de um sistema transferidor de entrada 15 e deixam a saída 13 por meio de um sistema transferidor de saída 16. Esses sistemas transferidores 15 e 16 são do tipo per se conhecido (por exemplo, compreendendo rolos acionados por motor, uma cremalheira, uma corrente, etc.) e, portanto, podem ser facilmente imaginados pelos versados na técnica. Eles, portanto, não serão adicionalmente descritos ou mostrados.

[0017] As cabines podem também compreender sistemas para sucção e tratamento da superaspersão, do tipo per se conhecido e, portanto, não mostrados com detalhes.

[0018] A cabine tem internamente pelo menos um robô de processo ou tratamento 17 (do tipo per se conhecido) e um sistema de manuseio 18 projetado para receber o objeto do sistema transferidor de entrada e, depois do tratamento, liberar o objeto no sistema transferidor de saída. O tratamento pode vantajosamente consistir em pintura por aspersão e, neste caso, o robô é um robô de pintura.

[0019] A cabine também tem uma plataforma ou suporte 23 que é acionado por motor de maneira a girar o objeto em torno de um eixo vertical 19, vantajosamente em uma posição central do objeto a ser tratado. Preferivelmente, a rotação em torno do eixo 19 permite que vários lados do objeto sejam processados para ser arranjados opostos ao robô 17. A plataforma 23 pode formar parte do sistema de manuseio 18 de maneira tal que este também gire em torno do eixo 19 de forma que ele possa ser usado em várias posições angulares, como ficará claro a seguir.

[0020] As entradas e saídas das cabines podem ser alinhadas e voltadas uma para a outra em lados opostos da cabine (como mostrado, por exemplo, em linhas contínuas na Figura 1), ou podem ser arranjadas não alinhadas (em particular, nos lados da cabine não confrontantes, como mostrado, por exemplo, em linhas tracejadas na Figura 1 para as saídas).

[0021] No primeiro caso, o sistema de manuseio 18, quando rotacionado para uma posição para alinhamento da entrada e saída, pode formar uma conexão direta entre o sistema transferidor de entrada 15 e o sistema transferidor de saída 16, enquanto, no segundo caso, o sistema de manuseio 18 pode ser rotacionado alternadamente para alinhamento com o sistema transferidor de entrada 15 e para alinhamento com o sistema transferidor de saída 16, a fim de receber ou descarregar, respectivamente, um objeto que passa através dele ou a ser tratado.

[0022] Vantajosamente, a plataforma 23 também compreende meios 24 que formam um sistema para o deslocamento alternado, dentro da cabine, do objeto 14 ao longo de sua trajetória longitudinal (ou eixo principal, a saber, o eixo de maior extensão do objeto, que é normalmente também o eixo de movimento de avanço do objeto ao longo da instalação de tratamento). Neste caso, o sistema 20 para controlar a estação vantajosamente controla em sincronismo o movimento do robô e o deslocamento do objeto de maneira tal a deslocar alternadamente o objeto ao longo do eixo longitudinal dependendo do movimento de pintura do robô. O movimento síncrono permite que a área superficial do objeto que está voltada para o robô de pintura seja aumentada. Isto, por exemplo, permite que um robô com um menor alcance lateral seja provido, o movimento de deslocamento do objeto definindo de fato um eixo de movimento relativo horizontal entre a superfície a ser tratada e o aplicador do robô. Vantajosamente, durante pintura/tratamento, o movimento de deslocamento pode ser realizado transversalmente oposto ao robô. Com esta função, a superaspersão será concentrada em uma zona pequena bem definida.

[0023] O sistema 20 pode ser um sistema de controle eletrônico computadorizado, que é adequadamente programado, do tipo per se conhecido.

[0024] Vantajosamente, os meios de deslocamento são formados pelo mesmo sistema 18 que realiza o movimento de entrada e saída.

[0025] O sistema de controle 20 pode também causar rotação do objeto em torno do eixo vertical 19 em sincronismo com o robô e/ou o movimento de deslocamento.

[0026] Os movimentos do objeto dentro da cabine também dependerão dos métodos escolhidos para as operações de aplicação e/ou a forma e tamanho do objeto.

[0027] Por exemplo, a rotação pode ser simplesmente uma rotação completa de 180° a fim de posicionar oposto ao robô primeiramente um flanco ou lado do objeto e então o flanco ou lado oposto. Desta maneira, o objeto pode ser processado em um lado na primeira posição, rotacionado 180° e processado no lado oposto. O tratamento é assim realizado em ambos os lados sem movimentos rotacionais adicionais, mas, no máximo, apenas com movimentos de deslocamento do objeto ao longo do eixo longitudinal.

[0028] Alternativamente, a rotação pode também ser feita em etapas menores que 180° de maneira a arranjar voltadas para o robô várias sucessivas porções laterais do objeto, com o robô que gradualmente trata essas porções até o término da superfície a ser tratada.

[0029] O sistema de manuseio 18 e o sistema de deslocamento podem ter várias formas dependendo do movimento adotado e do tipo de objeto, por exemplo, no caso de carroçarias/artigos de veículo movimentados ao longo da linha de transferência.

[0030] Em particular, no caso de carroçarias/artigos de veículo posicionados em patins transferidores 21, normalmente providos com duas pistas deslizantes paralelas, duas fileiras de rolos acionado por motor 22, nas quais as pistas do patim que entra na cabine podem apoiar, podem ser usadas. Trilhos-guias adequados podem também ser providos. Os mesmos rolos podem formar tanto o sistema de manuseio quanto os meios para deslocamento alternado do artigo dentro da cabine.

[0031] O sistema transferidor de entrada 15 inserirá o patim com a carroçaria/artigo do veículo no sistema de manuseio 18 (alinhado com a entrada 15) que assumirá o controle dele até que seja centralizado na plataforma rotativa. Em seguida, o movimento rotacional e/ou de deslocamento levará as várias partes da carroçaria/artigo do veículo para o raio operacional do robô até que as operações de tratamento superficial tenham sido completadas. No final, a plataforma será rotacionada de maneira a alinhar o sistema de manuseio com a saída 13 e a carroçaria/artigo do veículo serão descarregados pelo sistema de manuseio 18 no sistema transferidor de saída 16 e evacuado da estação de maneira a continuar em direção a sucessivas estações de processamento.

[0032] Como se pode ver claramente nas figuras, embora a cabine possa ter várias formas (incluindo uma forma retangular ou também uma forma circular em vista plana, que podem otimizar seu volume interno) a fim de otimizar o espaço interno da cabine e sua funcionalidade, observou-se que é vantajoso projetar a cabine com uma forma poligonal, preferivelmente retangular, com mais de quatro lados.

[0033] Em particular, uma forma octogonal (como mostrado nas Figuras 1 e 3) ou forma hexagonal (como mostrado na Figura 4) têm sido consideradas especialmente vantajosas.

[0034] A cabine pode vantajosamente ter pelo menos uma entrada e uma saída nos respectivos lados do polígono e um braço robótico no outro lado do polígono. Alternativamente, por exemplo, como mostrado na Figura 4, o robô pode ser arranjado em um canto (ou a cabine pode ter um outro lado transversal em vez de o canto correspondente da forma regular).

[0035] A forma em vista plana hexagonal ou octogonal é preferível basicamente em virtude de permitir que o seu tamanho seja adequadamente escolhido (por exemplo, de maneira a inscrever a circunferência definida pela rotação do objeto por meio do sistema de manuseio interno) e ao mesmo tempo permitir otimização do volume da estação, com a possibilidade de obter paredes internas substancialmente planas que podem ser facilmente fabricadas e usadas.

[0036] A redução no volume interno comparado, por exemplo, com uma forma retangular resulta em menores quantidades de ar necessárias para eliminação da superaspersão.

[0037] Como esquematicamente mostrado na Figura 2, o braço robótico pode ser vantajosamente arranjado de forma que pelo menos em uma posição de descanso ele fica situado a uma maior altura do que o objeto no sistema de manuseio, de maneira a permitir rotação do objeto com mínimo jogo em relação ao às paredes laterais da cabine, evitando ao mesmo tempo interferência no robô. Isto é particularmente útil no caso de objetos compridos, tais como carroçarias de veículo motorizado.

[0038] Além disso, como se pode ver claramente pelas figuras, em decorrência da forma poligonal com mais de quatro lados, é possível obter, da maneira exigida, paredes de entrada e saída planas na cabine que são arranjadas voltadas uma para outra em lados opostos, em ângulos retos ou em um ângulo em entre os dois.

[0039] Figuras 3 e 4 mostram exemplos de instalações de tratamento providas com uma pluralidade de estações de acordo com a invenção.

[0040] Como se pode ver pelas figuras, o espaço ocupado pela instalação pode ser mais bem usado por causa da presença da plataforma para girar as carroçarias/artigos e a possibilidade de ter entradas e saídas em vários ângulos em torno da cabine. É de fato possível prover uma instalação na qual pelo menos algumas das estações da pluralidade são arranjadas ao lado uma à outra nas duas direções de forma a obter uma instalação onde é feito melhor uso do espaço ocupado. Vantajosamente, pelo menos algumas das estações da pluralidade podem ter pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída arranjadas em ângulos uma em relação à outra.

[0041] Desta maneira, é possível definir mais facilmente na instalação uma trajetória que passa pelas estações e que não é reta.

[0042] Em particular, usando uma forma octogonal ou hexagonal, é possível obter arranjo mais fácil, um próximo ao outro, ou voltados um para o outro, da saída de uma cabine com a entrada da cabine seguinte, dependendo da escolha de várias configurações úteis. Como se pode ver nas Figuras 3 e 4, as configurações podem, por exemplo, ser vantajosamente descritas como sendo do tipo "tabuleiro de xadrez" ou "colmeia".

[0043] Além disso, é também possível prover múltiplas entradas e/ou saídas em uma mesma cabine de maneira a obter diversos caminhos alternativos ao longo da instalação, por exemplo, de maneira a diferenciar os tratamentos, dependendo da parte que chega a ser tratada. É também possível prover múltiplas entradas e/ou saídas da instalação, por exemplo, novamente com sistemas transferidores 15 e 16.

[0044] O sistema transferidor de entrada 15 e o sistema transferidor de saída 16 entre duas cabines podem ser facilmente as duas extremidades de um mesmo, a despeito de muito pequeno, sistema transferidor, ou podem também ser formados pelo sistema de manuseio da cabine anterior ou seguinte arranjada lateralmente ou a uma curta distância, como pode ser facilmente imaginado com a referência às mesmas Figuras 3 e 4.

[0045] Com as cabines hexagonais é possível em vários casos obter um melhor uso do espaço na instalação (por exemplo, com o arranjo "colmeia" que pode ser visto na Figura 4), a despeito de um ligeiro aumento no volume interno, do que com as cabines octogonais (mais facilmente arranjadas na forma de "tabuleiro de xadrez"). A conexão entre uma cabine e uma outra também ser feita por meio de um túnel de conexão que pode também ter a função de prover um espaço de manobra adicional para posicionamento ideal do artigo a ser tratado.

[0046] Como se pode ver, por exemplo, na Figura 4, o robô pode ser arranjado em uma parede da cabine ou em um canto entre duas paredes, ou em ambos os locais.

[0047] Vantajosamente, a plataforma rotacionará o objeto de maneira a posicioná- lo preferivelmente com seu eixo principal arranjado transversalmente voltado para o robô, como, por exemplo, mostrado na Figura 4, para a cabine situada na base na esquerda, de maneira que todo o lado do objeto fique voltado para o robô. Uma vez que o primeiro lado tenha sido processado, o objeto pode ser rotacionado 180° de forma que seu lado oposto fique arranjado voltado para o robô.

[0048] Obviamente, o arranjo mostrado na Figura 3 é provido meramente a título de exemplo e uma instalação de acordo com a invenção pode ter diferentes arranjos dependendo das necessidades específicas. Além disso, as estações de pintura podem ter, arranjadas entre si em intervalos, estações para realizar outros tratamentos conhecidos, tais como: limpeza, jateamento, vedação, impermeabilização acústica, controle de qualidade, etc., além dos conhecidos, tais como fornos de secagem ou similares. Na instalação, as estações de acordo com a invenção podem também ser facilmente arranjadas em intervalos com estações de pintura, ou similares, podem também ter uma forma diferente, por exemplo, uma forma retangular ou quadrada, e as estações octogonais podem ser combinadas com estações hexagonais, dependendo das exigências.

[0049] Como fica agora óbvio aos versados na técnica, as estações podem também ser arranjadas a uma distância uma da outra, mantendo também os arranjos mais ou menos regulares de "tabuleiro de xadrez" ou "colmeia" mostrados nas Figuras 3 e 4, por exemplo, de maneira a definir caminhos de passagem entre si adequados para o trânsito do pessoal de manutenção ou como uma passarela para outros sistemas de serviço.

[0050] Neste ponto fica claro como os objetivos pré-definidos foram alcançados.

[0051] Obviamente, a descrição apresentada de uma modalidade que aplica os princípios inovativos da presente invenção é provida a título de exemplo desses princípios inovativos e, portanto, não deve ser considerada limitante do escopo dos direitos reivindicados aqui. Por exemplo, para necessidades específicas, é, no entanto, possível considerar prover diversos braços robóticos em uma mesma cabine de acordo com a invenção. Além disso, o termo "pintura" deve ser entendido em um sentido amplo, a saber, que o fluido jateado pelo braço robótico não tem que ser necessariamente uma tinta, mas pode também ser um outro fluido de tratamento de superfície ou um fluido para realizar operações consideradas em processos de aplicação realizados em artigos que são produzidos e tratados em particular no setor automotivo. Como mencionado, o sistema para mover o objeto e, em particular, a carroçaria do veículo, entre a entrada e saída da cabine, pode também ser separado dos dispositivos de manuseio alternativo dentro da cabine, embora uma única construção na plataforma de suporte rotativa seja preferida. O número de estações em uma instalação pode obviamente variar e pode também compreender somente duas estações arranjadas, por exemplo, de maneira a ter uma direção de entrada na instalação e uma direção de saída da instalação, arranjadas em um ângulo uma com relação à outra.

Claims (9)

1. Estação para tratar objetos, em particular para pintar por aspersão carroçarias de veículo, compreendendo uma cabine (11) com pelo menos uma entrada (12) e pelo menos uma saída (13) para um objeto, um sistema (18) para mover o objeto entre a entrada e a saída e pelo menos um robô (17) para tratar o objeto na cabine, caracterizadapelo fato de compreender dentro da cabine um suporte (23) para suportar o objeto que entra na cabine (11), cujo suporte (23) é acionado por motor para girar em torno de um eixo vertical (19) de maneira a girar sequencialmente com relação ao robô de tratamento (17) o objeto presente no suporte (23), a cabine tem pelo menos uma saída (13) que não é alinhada com pelo menos uma entrada (12), o sistema de manuseio (18) sendo arranjado no suporte (23) de maneira a girar junto com ele de forma que ele possa ser alinhado com a entrada a fim de receber um objeto e com a saída a fim de evacuar um objeto.

2. Estação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de compreender também meios (24) para deslocamento controlado do objeto no suporte ao longo de um eixo longitudinal do objeto.

3. Estação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de compreender um sistema de controle (10) que é conectado nos meios (24) para deslocamento controlado do objeto e no robô (17) para realizar um movimento sincronizado do robô (17) e meios de deslocamento (24) de maneira a deslocar de uma maneira alternada o objeto ao longo do eixo longitudinal dependendo do movimento do robô.

4. Estação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que os meios de deslocamento (24) e/ou o sistema de manuseio (18) compreende rolos acionados por motor (22) adequados para o movimento de deslocamento controlado de um patim (21) para transferir um objeto.

5. Estação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a cabine tem em vista plana uma forma poligonal, preferivelmente forma retangular, com mais de quatro lados.

6. Estação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadapelo fato de que a forma poligonal é hexagonal ou octogonal.

7. Estação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o robô (17) é situado ao longo de um lado da cabine e a entrada (12) e a saída (13) são arranjadas ao longo de dois outros lados da cabine.

8. Instalação para tratar objetos caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de estações conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Instalação, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos algumas estações da pluralidade são arranjadas longitudinalmente uma com a outra em duas direções e/ou pelo menos algumas estações da pluralidade têm pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída que são arranjadas em um ângulo uma em relação à outra de maneira a definir na instalação pelo menos um caminho para os objetos que passa através das estações e não é reto.

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