BRPI1103726A2

BRPI1103726A2 - aparelho para revestir peÇas de trabalho

Info

Publication number: BRPI1103726A2
Application number: BRPI1103726-1A
Authority: BR
Inventors: Johannes Schmid; Axel Petrak
Original assignee: Homag Holzbearbeitungssysteme
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-12-25
Also published as: CN102371432B; CN102371432A; EP2422946A1; US20120048191A1; ES2453200T3; EP2422946B1; BRPI1103726B1

Abstract

APARELHO PARA REVESTIR PEÇAS DE TRABALHO. A invenção diz respeito a um aparelho (1) para revestir peças de trabalho que são preferivelmente feitas pelo menos em seções de madeira, materiais de madeira, plástico e similares, compreendendo uma fonte de radiação para gerar radiação, preferivelmente um feixe de laser. O aparelho compreende adicionalmente uma unidade (10) para aplicar o material de revestimento a uma superficie de uma peça de trabalho, e um dispositivo de transmissão (2) para transmitir a radiação da fonte de radiação para a unidade. O aparelho de acordo com a invenção é caracterizado em que a unidade (10) pode mover-se ativa e/ou passivamente em relação à fonte de radiação, e o dispositivo de transmissão tem um condutor (12), preferivelmente um cabo de fibra óptica.

Description

"APARELHO PARA REVESTIR PEÇAS DE TRABALHO" CAMPO TÉCNICO

A invenção diz respeito a um dispositivo de transmissão para transmitir radiação. A radiação é gerada em uma fonte de radiação e transmitida pelo menos parcialmente pelo dispositivo de transmissão para uma unidade. A unidade é parte de um aparelho para revestir superfícies de peça de trabalho com um material de revestimento. Essas peças de trabalho são preferivelmente feitas pelo menos em seções de madeira, materiais de madeira, plástico e similares. Esses aparelhos são adequados para uso em processamento de

madeira, em particular para indústria de móveis e componentes. TECNOLOGIA ANTERIOR

Radiação, em particular radiação laser, tem uma ampla faixa de possibilidades para aplicação em processos de produção, por exemplo, durante separação, união ou rotulação. Em processamento de madeira, radiação laser é também usada, entre outras coisas, para revestir as superfícies de peças de trabalho com um material de revestimento. Neste processo, a radiação laser é gerada por uma fonte de energia e então transmitida para a região ativa. O desafio é implementar a transmissão da radiação da fonte de energia para a região ativa com o mínimo de perda possível e isolá-la hermeticamente da área em volta. Geralmente, aparelhos que garantem esta transmissão compreendem elementos ópticos tais como, por exemplo, espelhos, que refletem a radiação. Entretanto, uma desvantagem com este tipo de estruturas é sua complexidade. Além disso, é difícil isolá-la da área em volta. Isto resulta em altos custos para esses tipos de aparelho. Somente desta maneira o risco de escape de radiação pode ser reduzido, e isto levaria a um perigo potencial para a área em volta deste tipo de aparelho. Entretanto, isto tem que ser evitado sob todas as circunstâncias.

Além disso, uma desvantagem de transmitir a radiação por meio de óptica é o pequeno grau de flexibilidade. Isto se aplica tanto à adaptação do aparelho a diferentes tarefas de produção bem como à adaptação do aparelho durante produção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Portanto, o objetivo que forma a base da invenção é projetar

um aparelho para transferir radiação de maneira tal que isto ocorra eficientemente e evitando todo risco para a área em volta do aparelho. Além disso, este aparelho deve oferecer ou descortinar a possibilidade de poder se adaptar a variadas tarefas de produção. Este objetivo é solucionado pela invenção com os recursos da

reivindicação 1. Modalidades vantajosas do aparelho de acordo com a invenção são dadas pelas reivindicações dependentes.

A invenção é baseada na idéia de formar, com sua ajuda, uma unidade na qual fica localizada a região ativa da radiação e que pode mover- se ativa e/ou passivamente em relação à fonte de radiação. Com este propósito, um dispositivo de transmissão foi inventado no qual um condutor, preferivelmente um cabo de fibra óptica, garante a transmissão da radiação para a unidade.

Pela integração deste dispositivo de transmissão, a unidade tem uma ampla variedade de possibilidades de uso. A versatilidade baseia-se, por exemplo, na adaptabilidade à faixa exigida de movimento da unidade durante um processo de revestimento. O dispositivo de transmissão assim permite o uso de um condutor que transfere a radiação com grandes faixas de movimento exigidas (tecnologia estacionária) e igualmente apenas com pequenas exigências com relação à mobilidade (tecnologia de alimentação direta). Assim, é possível processar peças de trabalho tanto com uma geometria complexa quanto com uma geometria simples. O uso de um condutor, preferivelmente um cabo de fibra óptica, permite transmissão aqui praticamente sem nenhuma perda, combinada com uma vida longa e somente baixos custos de manutenção.

Em uma modalidade preferida do aparelho de acordo com a invenção, o dispositivo de transmissão tem um ponto que leva ao condutor que é fixo em relação ao ponto pivô da unidade, bem como um ponto de retransmissão para a unidade que é fixo em relação à unidade. Aqui, preferivelmente, pelo menos um componente que forma parte da unidade é anexado no ponto de retransmissão, o dito componente preferivelmente mudando a geometria, direção ou intensidade da radiação. Por meio do ponto de avanço fixo em relação ao ponto pivô da unidade e o ponto de retransmissão fixo em relação à unidade, garante-se que qualquer mudança no alinhamento entre a unidade e a fonte de radiação pode ser compensada na região entre o ponto de avanço e o ponto de retransmissão. Ao contrário, a conseqüência disto é que rotação é evitada entre a fonte de radiação e o ponto de avanço, bem como entre o ponto de retransmissão e a unidade e, quando se usa um condutor de suprimento, isto levaria, por exemplo, a cargas torsionais indesejadas.

Em uma modalidade preferida do aparelho de acordo com a invenção, entre a fonte de radiação e o ponto de avanço fica localizado preferivelmente pelo menos um elemento de conexão. Este elemento de conexão pode ser, por exemplo, um cabo de fibra óptica, em particular com um acoplamento de fibra ou algum outro elemento óptico. Isto possivelmente muda a direção, geometria ou intensidade da radiação. Além disso, pode ser vantajoso projetar este elemento de conexão para ser liberável e fixável. A liberabilidade e fixabilidade do elemento de conexão devem preferivelmente ser reprodutíveis, aqui sem nenhuma restrição quanto ao número desses

r

processos. E uma vantagem com este tipo de desenho do elemento de conexão que a unidade com o dispositivo de transmissão possa ser desacoplada da fonte de radiação. Isto pode ser necessário a fim de, por exemplo, trocar a unidade defeituosa e/ou uma fonte de radiação defeituosa, ou eliminar um defeito. Além disso, este tipo de acoplamento e desacoplamento repetitivo do elemento de conexão vantajosamente descortina a possibilidade de usar unidades adaptadas a diferentes tarefas de produção, e assim aumenta a faixa de produção vertical do aparelho.

Em uma modalidade preferida adicional da presente invenção,

entre o ponto de retransmissão e um componente localizado dentro da unidade fica localizado pelo menos um elemento de conexão. Este elemento de conexão é preferivelmente na forma de um cabo de fibra óptica, em particular com um acoplamento de fibra, ou de algum outro elemento óptico. Deve-se considerar vantajoso aqui se o elemento de conexão puder ser acoplado e desacoplado, e se este processo puder ser repetido com a freqüência que se deseja. A vantagem disto é que a unidade pode ser totalmente desacoplada do dispositivo de transmissão e da fonte de radiação.

Assim é possível, por exemplo, de uma maneira simples, trocar uma unidade defeituosa e/ou uma fonte de radiação defeituosa rapidamente e de maneira barata, e realizar reparos sem interromper o processo de revestimento. Além disso, é possível trocar a unidade para adaptá-la às respectivas exigências do processo de revestimento, e assim aumentar a faixa de produção vertical do aparelho de revestimento. Em uma modalidade particularmente preferida do aparelho de

acordo com a invenção, o dispositivo de transmissão compreende pelo menos um elemento rotativo, por exemplo, na forma de um disco, o ponto central de pelo menos um elemento rotativo correspondendo ao eixo de rotação ou o ponto pivô da unidade. Aqui, o condutor, que fica localizado entre o ponto de avanço e o ponto de retransmissão, circula pelo menos parcialmente em torno do elemento rotativo. A extensão da circulação do condutor muda com a extensão da rotação da unidade em relação à fonte de energia.

A vantagem de usar um elemento rotativo é a rotação da unidade em relação à fonte de energia pelo enrolamento e desenrolamento definidos. A vantagem do ponto central do elemento rotativo correspondente ao eixo de rotação da unidade é que, do ponto de vista de um sistema de coordenadas global, o movimento rotacional da unidade durante o processo de revestimento também só age como rotação no elemento rotativo. Ao contrário, um ponto central do elemento rotativo não disposto no eixo de rotação da unidade faria com que ele fosse translação e rotação combinadas do elemento rotativo do ponto de vista de um sistema de coordenadas global com rotação da unidade. Isto exige um maior grau de mobilidade do condutor que pode ser associado pelo menos parcialmente com o maior dobramento ou mesmo torção.

Entretanto, cabos de fibra óptica somente permitem transmissão da radiação sem perda desde que eles não dobrem ou torçam demasiadamente. Além do mais, cabos de fibra óptica são basicamente feitos de vidro mineral ou vidro orgânico, e assim trincam e quebram facilmente quando submetidos a carregamento mecânico. A vantagem do ponto central do elemento rotativo correspondendo ao eixo de rotação da unidade é que a perda de energia que ocorre pelo lado de fora do condutor por causa do dobramento, ou trincamento e ruptura do condutor, é impedida. Situações que, com relação a isto, são associadas com um risco para a área em volta do aparelho de revestimento assim serão evitadas. Isto, por sua vez, contribui para aumentar a segurança operacional.

Em uma modalidade preferida adicional da invenção, pelo menos dois elementos rotativos podem mover-se a favor e contra um em relação ao outro e ativa ou passivamente um em relação ao outro. Por causa da extensão da circulação do condutor em torno do elemento rotativo durante o curso da operação da unidade, o comprimento efetivo do condutor entre o ponto de avanço e de transmissão muda. Os elementos rotativos que podem mover-se um em relação ao outro têm a vantagem de que eles compensam mudança no comprimento efetivo do condutor e assim garantem um caminho de enrolamento definido do condutor no dispositivo de transmissão.

Em uma matéria-prima particularmente preferida adicional da invenção, pelo menos um elemento rotativo tem pelo menos dois elementos de suporte que são formados de maneira tal que eles possam ser deslocados ativa ou passivamente em relação ao ponto central do elemento rotativo. O condutor circula aqui pelo menos parcialmente em torno dos elementos de suporte aplicados no elemento rotativo. A vantagem particular desta modalidade é que, pelo deslocamento dos elementos de suporte, o raio do elemento rotativo pode ser adaptado. Esta adaptação preferivelmente ocorre dependendo da rotação da unidade em torno do seu eixo de rotação. Assim, um único elemento rotativo com esta estrutura pode ser o bastante a fim de garantir a adaptação necessária do comprimento efetivo do condutor quando se movimenta a unidade.

Em uma modalidade preferida adicional do aparelho de acordo com a invenção, pelo menos um elemento rotativo é montado fixo ou rotativo em relação à unidade. O resultado disto é que, dependendo da modalidade, um movimento relativo entre o condutor e o elemento rotativo pode ocorrer durante o processo de enrolamento. Se o elemento rotativo for montado rotacionalmente em relação à unidade, o movimento relativo entre o condutor e o elemento rotativo durante o enrolamento é impedido. Se o elemento rotativo for montado fixo em relação à unidade, o condutor enrola em torno do elemento rotativo deslizando sobre o elemento rotativo e/ou os elementos de suporte deste. Um elemento rotativo montado fixamente tem a vantagem de uma estrutura muito simples, ao passo que o resultado de um elemento rotativo montado rotacionalmente é o menor carregamento do condutor e da sua superfície. Entretanto, mesmo com um elemento rotativo fixo, é concebível conseguir preservação do condutor sobre uma superfície deslizante localizada no elemento rotativo.

Em uma modalidade preferida do aparelho de acordo com a invenção, o condutor circula em torno de pelo menos um elemento rotativo em uma forma espiral ou helicoidal. A vantagem disto é que o condutor enrola de uma maneira definida quando ele circula em torno do elemento rotativo um certo número de vezes, e o condutor não cruza sobre si próprio durante o processo de enrolamento.

Em uma modalidade adicional da presente invenção, a unidade é desenhada para se encaixar intercambiavelmente em um retentor apropriado, em particular uma unidade de fuso. A intercambialidade da unidade por meio de um retentor (em particular, uma unidade de fuso) tem a vantagem de que, no caso de manutenção, reparo ou modernização do aparelho, este pode ser implementado de forma simples, rápida e barata. Além disso, um resultado desta modalidade vantajosa é que, em sua faixa funcional, diferentes unidades podem ser integradas no aparelho de revestimento, e assim a faixa funcional da máquina de produção pode ser arbitrariamente estendida. Em uma modalidade preferida adicional do aparelho de acordo

com a invenção, energia e/ou sinais podem ser transmitidos com a ajuda da radiação. Acima de tudo, transmissão adicional de sinais durante o processo de produção, ou antes ou depois do processo de produção, descortina a possibilidade de controlar a unidade por meio da radiação. Assim é concebível que os componentes, que mudam a geometria, direção ou intensidade da radiação, possam ser afetados na implementação de suas tarefas até o ponto de suas respectivas funções serem ativadas ou desativadas. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 mostra diagramaticamente o aparelho de revestimento compreendendo a unidade e aparelho de transmissão. O dispositivo de transmissão compreende um elemento rotativo e quatro elementos de suporte móveis.

A figura 2 mostra diagramaticamente uma unidade com o dispositivo de transmissão que compreende dois elementos rotativos. A figura 3 mostra diagramaticamente um dispositivo de transmissão consistindo em um elemento rotativo e quatro elementos de suporte móveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Um aparelho de revestimento 1, como uma modalidade preferida da invenção, está mostrado diagramaticamente em uma vista de topo na figura 1. O aparelho de revestimento 1 seve para revestir peças de trabalho 3 com um material de revestimento 4, por exemplo, no campo da indústria de móveis e componentes. Esses são preferivelmente feitos, pelo menos em seções, de madeira, materiais de madeira, plástico e similares, embora a invenção não esteja restrita a estes.

O aparelho 1 compreende uma unidade (revestimento) 10 compreendendo um dispositivo de transmissão 2. O dispositivo de transmissão 2 está mostrado em duas diferentes posições rotacionais na figura 2 - por um lado, na posição rotacional 1 e, por outro lado, rotacionado 90° no sentido anti-horário na posição rotacional 2. Aqui, a rotação de 90 o é um exemplo escolhido de forma simplesmente aleatória, e pode ser substituído por qualquer número de graus que também inclui múltiplas rotações. Na modalidade na figura 2, o ponto de avanço 13 é fixado em relação ao ponto pivô da unidade 18. Após o ponto de avanço 13 fica um condutor 12, preferivelmente um cabo de fibra óptica, que conecta o ponto de avanço 13 no ponto de retransmissão 14. Diferentemente do ponto de avanço 13, o ponto de retransmissão 14 é fixo em relação à unidade 10. Aqui, a radiação pode acessar o ponto de avanço 13 de qualquer direção. O ponto de avanço 13 não tem que ser na posição mostrada na figura 2 também, mas pode também adotar qualquer outra posição na unidade 10. O mesmo se aplica correspondentemente ao ponto de retransmissão 14.

Depois do ponto de avanço 13 o condutor circula inicialmente em torno de um primeiro elemento rotativo 16, cujo centro, como anteriormente descrito, corresponde vantajosamente ao eixo de rotação 18 da unidade 10. Aqui, o elemento rotativo 16 pode ser montado fixo ou rotacionável em relação à unidade 10. Na modalidade na figura 2, disposto oposto na mesma superfície da unidade 10, existe um segundo elemento rotativo 16 em torno do qual o condutor circula depois do primeiro elemento rotativo 16. Aqui, o segundo elemento rotativo 16 pode ser deslocado de forma relativamente ativa ou passiva na direção a favor e contra o primeiro elemento rotativo 16. Além disso, é possível montar o segundo elemento rotativo 16 fixo ou móvel no seu grau de liberdade rotatório. O condutor 12 que circula em torno dos dois elementos rotativos 16 mais preferivelmente circula somente em torno dos elementos de desvio uma vez aqui, a fim de evitar múltiplas deflexões do cabo de fibra óptica.

A unidade 10 localizada na posição rotacional 2 na figura 2 ilustra o modo de operação desta modalidade. O ponto de avanço 13 disposto fixo em relação ao ponto pivô da unidade 18 foi mantido na sua posição. Girando em torno do eixo de rotação 18 90 o no sentido anti-horário, o condutor 12 agora tem que circular em torno do primeiro elemento rotativo 16 por uma rotação de um quarto adicional. Por causa da circulação adicional do condutor 12 em torno do elemento rotativo 16 o comprimento efetivo do condutor é reduzido, e isto é compensado pela redução na distância entre o primeiro elemento rotativo 16 e o segundo elemento rotativo 16 pelo comprimento do arco correspondente de rotação cerca de 90 o em torno do elemento rotativo 16. Uma vantagem particular com esta modalidade é o raio definido e, ao mesmo tempo arbitrário em torno do qual o condutor 12 circula. Pela escolha específica do raio de dobramento que é assim possível, perda de energia durante transmissão da radiação ou mesmo dano no condutor pelo dispositivo de transmissão pode assim ser impedido.

A modalidade do dispositivo de transmissão na figura 3 compreende somente um elemento rotativo 16 no qual um total de quatro elementos de suporte 17 é preso, que podem mover na direção a favor e contra o ponto central do elemento rotativo 16. A modalidade exemplar na figura 3 está também mostrada aqui para duas diferentes posições rotacionais.

Por um lado, na posição inicial, - posição rotacional 1 - e, por outro lado, depois da rotação em torno do eixo de rotação da unidade 10 em 180 o no sentido anti-horário. Aqui, o condutor 12 pode circular em torno dos elementos de suporte 17 no elemento rotativo 16 mostrado como geralmente ele é escolhido a circulação em torno do elemento rotativo 16 preferivelmente seguindo um caminho em espiral ou helicoidal. Entretanto, a fim de manter as perdas de energia o mais baixo possível e submeter o condutor ao mínimo dobramento possível, é preferível que haja o mínimo possível de circulação em torno dos elementos de suporte 17. Na modalidade mostrada na figura 3, o ponto central do elemento rotativo 16 fica preferivelmente localizado no eixo de rotação 18 da unidade 10.

Depois da rotação de 180°, o ponto de avanço 13, fixo em relação ao ponto pivô 18 da unidade, fica além disso na mesma posição, considerada do ponto de vista do sistema de coordenadas global. Ao contrário, o ponto de retransmissão 14, que é fixo em relação à unidade 10, mudou sua posição de acordo com a rotação da unidade 10 que foi implementada. O condutor 12 agora circula em torno dos elementos de suporte 17 em uma meia rotação adicional. A redução do comprimento efetivo do condutor causada pela meia rotação adicional é compensada por um movimento dos elementos de suporte 17 para o ponto central 15, o resultado sendo uma redução no raio de circulação.

A vantagem desta modalidade é em particular seu desenho compacto. Os elementos de suporte 17 são preferivelmente acoplados deslocados na rotação da unidade em torno do eixo de rotação 18. Além disso, a vantagem da modalidade na figura 3 é que o desenho e construção compactos também permitem múltiplas rotações da unidade 10.

Como uma alternativa, é possível em uma modalidade vantajosa adicional compensar a mudança no comprimento efetivo do condutor por uma forma cônica do elemento de rotação.

O diâmetro do cone, e assim da circunferência do cone, mudam com a altura do cone. Desta maneira, uma mudança no comprimento efetivo do condutor causada pela rotação da unidade pode ser compensado pelo posicionamento ativo e/ou passivo do condutor circulante com a altura do cone.

Basicamente, é possível projetar a unidade 10 para ser intercambiável por meio de uma árvore. Similarmente, entretanto, é também possível integrar a unidade como um componente permanente no aparelho 1.

Claims

1. Aparelho (1) para revestir peças de trabalho que são preferivelmente feitas pelo menos em seções de madeira, materiais de madeira, plástico e similares, compreendendo: uma fonte de radiação para gerar radiação, preferivelmente um feixe de laser; e uma unidade (10) para aplicar um material de revestimento a uma superfície de uma peça de trabalho; e um dispositivo de transmissão (2) para transmitir a radiação da fonte de radiação para a unidade (10); caracterizado pelo fato de que: a unidade (10) pode mover-se ativa e/ou passivamente em relação à fonte de radiação; e o dispositivo de transmissão tem um condutor (12), preferivelmente um cabo de fibra óptica.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de transmissão (2) fica disposto entre a fonte de radiação e a unidade (10) e tem um ponto (13) que leva até o condutor (12) que é fixo em relação a um ponto pivô da unidade (18) e um ponto de retransmissão (14) que é fixo em relação à unidade (10) no qual preferivelmente pelo menos um componente que forma parte da unidade (10) é anexado, em particular um componente que muda a geometria, direção ou intensidade da radiação.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, localizado entre a fonte de radiação e o ponto de avanço (13), existe preferivelmente pelo menos um elemento de conexão, preferivelmente um cabo de fibra óptica, em particular com um acoplamento de fibra ou algum outro elemento óptico.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que, entre o ponto de retransmissão (14) e um componente localizado dentro da unidade (10), existe preferivelmente pelo menos um elemento de conexão, preferivelmente um cabo de fibra óptica, em particular com um acoplamento de fibra ou algum outro elemento óptico.

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de transmissão (2) compreende pelo menos um elemento rotativo (16), preferivelmente na forma de um disco ou cone, um ponto central (15) de pelo menos um elemento rotativo 16) correspondendo ao ponto pivô (18) da unidade (10) e pelo menos um elemento rotativo (16) sendo circulado pelo condutor (12) pelo menos uma vez.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois elementos rotativos (16) podem mover-se a favor e contra um em relação ao outro ativa ou passivamente um em relação ao outro.

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-6, caracterizado pelo fato de que existe integrado no pelo menos um elemento rotativo (16) pelo menos dois elementos de suporte (17) que podem ser deslocados ativa ou passivamente em relação ao ponto central (15) do elemento rotativo (16), e o condutor (12) circula em torno do elemento rotativo (16) via os elementos de suporte (17).

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento rotativo (16) é montado fixo ou rotacionável em relação à unidade (10).

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-8, caracterizado pelo fato de que o condutor (12) circula em torno de pelo menos um elemento rotativo (16) em uma forma espiral ou helicoidal.

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade (10) é projetada para se encaixar intercambiavelmente em um retentor apropriado, em particular uma unidade de fuso.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que energia e/ou sinais são transmitidos com a radiação.