ES1213711U - Equipo robótico paletizador y despaletizador de libros, pliegos y tacos de papel - Google Patents
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Abstract
1. Equipo robótico paletizador y despaletizador (3) caracterizado por conformar una garra mecánica o manipulador de agarre de pliegos de papel en sus diferentes formatos, que comprende un conjunto de dos pisadores (4), un conjunto de empujadores (5), un conjunto de elementos de cuchilla (6), un mecanismo combinado de medición de distancia y posicionamiento relativo (10, 14 y 17), y un sistema de sujeción de vado por ventosa (7), todos ellos integrados en un bastidor conectado al extremo de un brazo robótico.
Description
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EQUIPO ROBOTICO PALETIZADOR Y DESPALETIZADOR DE LIBROS, PLIEGOS Y TACOS DE PAPEL
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al campo de la industria gráfica y artes gráficas, y automatiza los procesos de paletizado y despaletizado de pliegos de papel en distintos formatos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La función de paletizar o despaletizar se realiza en la actualidad con diferentes tecnologías basadas en dispositivos mecánicos y electromecánicos complejos para llevar a cabo las funciones de agarre y alimentación de las lineas de encuadernación. Las soluciones existentes integran diversos sistemas dentro de espacios o cabinas que procesan los pallets de libros, exigiendo un espacio muy amplio no utilizables para ningún otro fin. Ninguna de las invenciones ofrece un proceso totalmente automatizado a través de un dispositivo robótico. No permite la adaptación y el trabajo en cualquier zona y en cualquier altura.
Existe en el mercado un equipo integrado en una cabina fabricado por la empresa Solema, con un funcionamiento muy diferente, muy lento en todo su proceso y poco preciso en el movimiento de agarre de libros o tacos, que requiere además de un gran espacio disponible dado el volumen de la cabina donde se integra el sistema.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Los inventores de la presente solicitud han desarrollado una solución única para un problema específico, totalmente adaptado a las necesidades de la industria de artes gráficas que permite la paletización y despaletización de pilas de papel en todas sus formas (pliegos, libros o tacos de papel, etc.) para alimentar el encuadernador, dentro del proceso de post-impresión para libros de tapa dura o tapa blanda, y que resuelve los
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problemas que se presentan en los equipos ya conocidos.
Consistente en el desarrollo de un equipo robótico con funciones de “garra” ensamblada en un robot de uso Industrial que se soporta sobre una bancada en posición fija o móvil. El sistema robótico es capaz de realizar el proceso de paletizado y despaletizado de forma análoga a lo que realizaría uno o varios operarios sin necesidad de instalaciones permanentes y de gran volumen. Permite la disponibilidad del espacio de la fábrica en los momentos en los que no se están realizando tareas propias del despaletizador.
Sus características técnicas están diseñadas para conseguir la máxima eficiencia y precisión en el proceso de despaletización, teniendo en cuenta las principales dificultades de este proceso: diferentes tamaños y tipos de pilas, pilas muy finas, diferentes espesores de hojas de deslizamiento (separadores para las firmas), etc.
Se trata de un equipo versátil que puede instalarse y usarse en diferentes procesos de las artes gráficas, a saber,
• Salida de plegadoras, para paletizar los pliegos.
• Salida de cosedoras, para apilar los pliegos cosidos.
• Entrada a reforzar el libro cosido.
• Entrada a las máquinas de tapa dura, tanto de libro fresado, como cosido.
Para el despaletizado su funcionamiento es el siguiente:
• la invención identifica la altura de bloque de pliegos o libros paletizados sobre el que va a trabajar.
• Realiza una medición mediante láser de la altura total del palet.
• Realiza una medición espacial de la posición x-y del palet.
• Con la información anterior, la garra se posiciona cercana sobre la pila de libros, retiene mediante el elemento de pisado delantero el taco de libros que va a manipular, el conjunto de empujadores se posiciona junto a los lomos de los libros, los retiene y los eleva, para que pueda introducirse el conjunto de cuchilla bajo la pila por el hueco liberado hasta el separador de pilas. Finalmente, el pisador trasero retiene la pila de libros contra la cuchilla, inmovilizándolo y permitiendo la elevación de la pila de libros y su traslado a la zona de destino, que puede ser una entrada de máquinas de procesado de tapa dura o de refuerzo de libro cosido, entre otras.
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• Los separadores de capas, duros o blandos, interpuestos entre las distintas pilas de libros que componen un palet, son separados por el equipo robótico mediante un conjunto de unidades de sujeción en cuyo extremo se han instalado unos sistemas de vacío accionados por ventosas, que sujetan los separadores para elevarlos y posicionarlos en el lugar de destino.
• Puesto que el conjunto robótico (garra) es giratorio en el eje horizontal 360°, una vez elevada la pila de libros, ésta puede ser posicionada en destino conforme a las especificaciones del trabajo a realizar, sin limitación de un formato de salida especifico.
E! funcionamiento del paletizado puede realizarse con la misma garra, para lo que es necesario especificar las dimensiones del libro o pliego a paletizar. En este caso, el equipo calcula las filas máximas que pueden ubicarse en un palet, recoge los libros a la salida de la máquina de encuadernación, por el sistema de detección, sujeción y transporte antes descrito para despaletizado, y los coloca sobre el palet formando pilas separadas por separadores duros o blandos según las necesidades del trabajo a realizar.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A fin de completar la descripción de la invención y con el objeto de hacer más comprensibles sus características, se acompaña como parte de integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista frontal del dispositivo de la invención o garra montada sobre un robot y éste a su vez instalado sobre una bancada, de acuerdo con las características de la invención.
La figura 2 muestra en tres planos, el conjunto de dispositivos que integran la garra o invención. La figura 2a muestra una vista de alzado frontal de la invención, la figura 2b una vista de alzado lateral, y la figura 2c una vista de planta superior, de acuerdo con las características de la invención.
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La figura 3 muestra en dos planos el conjunto de elementos pisadores integrados en la invención. La figura 3a corresponde a una vista lateral del conjunto de pisadores y la figura 3b corresponde a una vista frontal, de acuerdo con las características de la invención.
La figura 4 corresponde muestra en tres planos el conjunto de elementos empujadores de la invención. La figura 4a se corresponde a una vista de alzado frontal, la figura 4b a una vista de alzado lateral y la figura 4c a una vista de planta superior, de acuerdo con las características de la invención.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva isométrica del mecanismo de la cuchilla, según las características de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con lo anterior, y siguiendo los dibujos, la presente invención basa su funcionamiento en la disposición sobre una bancada (1), de un robot con capacidad de movimiento en tres dimensiones (2), sobre cuyo brazo articulado se instala el equipo robótico que compone la invención denominado garra o manipulador (3).
La zona de trabajo del equipo viene determinada por la longitud del brazo del robot, dentro de la cual deben posicionarse los palets y entradas o salidas de máquinas sobre los que operará el dispositivo de la invención.
La totalidad de la invención tal y como se describe en la figura 2 está compuesta por un conjunto de pisadores (4), accionados mediante sistemas hidráulicos, que integran varios sensores láser y de medición analógica cuya función es el pre-posicionamiento y posicionamiento vertical de la garra, así como el desarrollo de la operación de retención de papel (en todos sus formatos: tacos, libros, pliegos, etc.); un conjunto de empujadores (5) accionados hidráulicamente que incorporan sensores para el posicionamiento horizontal de la garra respecto de los tacos o pliegos, y cuya función reside en elevar los tacos o pilas de libros, permitiendo la introducción de los elementos de soporte y sujeción; un conjunto de elementos que accionan la cuchilla (6) y cuya función es introducir un soporte bajo las pilas de libros que en combinación con el
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conjunto de pisado retienen los libros para ser transportados y depositados en destino. Además, comprende un sistema de sujeción a vacío por ventosa (7) cuya funcionalidad es la sujeción y retirada de los separadores de capas de libros que se incorporan a los palets.
En la figura 1 se muestra el sistema de conexión de la garra con el brazo robótico y que compone el bastidor sobre el que se fijan los diversos componentes de la invención, incorporando a su vez todas las conexiones electrónicas y suministro de energía necesarios para accionar la garra. El conjunto de pisadores (figura 3) está compuesto por un soporte metálico (9) en el que se integran un sensor láser (10) y dos elementos de pisado, delantero (11) y trasero (12).
Cada elemento de pisado está compuesto a su vez por dos émbolos cilindricos (13) en uno de los cuales se ha incorporado un sensor analógico de medición de distancia (14), soportándose en el extremo de cada pareja de émbolos, un perfil rígido en forma de escuadra o base de pisado (15), en cuya parte inferior está adherida una capa fabricada de un material polimérico de sujeción que Impide el deslizamiento del papel sobre el que se acciona.
El elemento de pisado delantero cumple con la función de retener los pliegos, libros o tacos de papel en un primer contacto con el mismo, al tiempo que el sensor analógico permite posicionarlo con un margen de error de décimas de milímetro, permitiendo que el conjunto de empujador y cuchilla accionen sobre el taco.
El elemento pisador trasero, cumple la función de retener el taco contra la cuchilla, permitiendo su elevación y transporte.
El conjunto de empujadores (Figura 4) está compuesto por varios grupos de mecanismos de empuje que se describen unitariamente en las figuras 4a, 4b y 4c mostrando su diseño de alzados y planta. Cada mecanismo de empuje de la Invención está compuesto por un perfil base en forma de escuadra (16) que sirve de soporte y anclaje sobre el bastidor de la garra a cada conjunto de empujador. La parte horizontal de la escuadra tiene un hueco en forma cilindrica que acoge y soporta un cilindro accionador (17) que contiene un sensor inductivo de barrera que permite el posicionamiento horizontal de la garra respecto al taco de libros; el émbolo desarrolla la
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movilidad vertical del conjunto. En el extremo del cilindro se acopla una chapa plegada en forma de escuadra (18), cuyo perfil vertical queda orientado hacia la parte trasera del conjunto y el perfil horizontal se orienta hacia la parte delantera. La parte vertical del perfil soporta los anclajes de un separador cilindrico acclonable mediante un émbolo (19), y la parte inferior del perfil horizontal soporta un patín normal con lubricación (20) que a su vez soporta otra pieza en forma de escuadra que conforma el empujador (21) que acciona sobre los libros. En el ángulo Inferior de la escuadra del empujador, se instala una solapa (22) de un material seml-rígido que se introduce entre el bloque de libros y el separador de capas en el momento del accionamiento del empujador.
Una vez que la garra se ha posicionado sobre el palet verticalmente y el pisador delantero ha retenido la pila de libros que va a ser transportada, cada conjunto empujador desciende por la acción del cilindro acclonador (17), y es empujado contra el lomo de los libros por la acción del émbolo de empuje (19), introduciendo la solapa (22) entre los libros y el separador de capas. Una vez realizada esta acción, el conjunto asciende por la retracción del cilindro accionador, levantando el lomo de los libros o tacos y permitiendo de este modo la introducción del mecanismo de cuchilla.
El conjunto de cuchilla (figura 5) se caracteriza por una plancha rígida (23) con acabado en cuchilla en su borde largo exterior, que se soporta sobre el bastidor por cuatro conjuntos de patines lubricados con alas (24) y unas escuadras (25) unidas a la plancha rígida en su centro de gravedad, que a su vez se unen a un émbolo accionador (26) que permite el desplazamiento horizontal para la Introducción de la plancha rígida bajo el pliego, y su posterior retirada para la suelta de los libros.
La acción de introducción del conjunto de cuchilla se realiza una vez que el conjunto de empujadores ha elevado los lomos de los tacos o libros, permitiendo que la plancha rígida se desplace sin encontrar obstáculos por debajo del taco. Una vez introducida la cuchilla, el conjunto pisador trasero desciende comprimiendo y reteniendo el taco por el lado más cercano a los lomos, impidiendo de este modo su desplazamiento. En esta situación, el brazo robótico puede elevar el conjunto de la garra que retiene el taco de libros y desplazarlos hasta su destino en una cinta transportadora, un palet, o la entrada de cualquier otra máquina.
En su conjunto, la Invención descrita funciona de la siguiente forma: el brazo robótico
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sitúa la garra sobre el palet de libros, permitiendo que el sensor láser (10) haga una primera medición de la altura de los tacos de libros o pliegos; una vez medida la altura, la garra desciende para posicionarse lateralmente sobre el primer taco de pliegos, realizando una segunda medición de altura y un posicionamiento horizontal centrado sobre el taco a transportar; en ese momento desciende el elemento de pisado delantero (11) reteniendo el taco de pliegos o libros por su lado más alejado del lomo, realizando una medición exacta de distancia y evitando su desplazamiento durante el proceso de acción de los empujadores y la cuchilla; con posterioridad, el conjunto de empujadores desciende, hasta la altura detectada por los sensores, empuja los lomos lateralmente para introducir la solapa (22) bajo el taco, y se eleva reteniendo el lateral del taco para permitir que el mecanismo de cuchilla (23) se desplace lateralmente introduciéndose bajo el taco; En ese momento, el elemento de pisado trasero desciende inmovilizando el taco de libros o pliegos contra la cuchilla; a continuación, el elemento de pisado delantero se eleva y el brazo robótico transporta el conjunto hasta el destino programado, donde los sensores vuelven a realizar una medición de distancia y posicionamiento del lugar en el que debe realizarse la descarga; la garra se posiciona en el lugar de destino señalado, deposita el taco de libros y el conjunto de cuchilla se retrae haciendo que los libros sean retenidos contra los empujadores, liberándolos,
La acción de localización, carga y desplazamiento se realiza tantas veces como filas de libros o pliegos tenga el palet sobre la capa separadora, hasta que ésta se ha vaciado por completo; en ese momento, la garra se posiciona sobre el centro del separador haciendo que desciendan los sistemas de sujeción de vacío por ventosa (7), que se adhieren al separador permitiendo su elevación, traslado a su contenedor y posterior suelta al eliminarse el efecto de vacío.
APLICACIÓN INDUSTRIAL
El conjunto de la invención está ideado para eliminar la necesidad existente hasta la fecha de realizar los paletizados y despaletizados de grandes volúmenes de tacos de papel en todos sus formatos por procesos manuales, en ei sector de la industria gráfica, mejorando los tiempos de ejecución del trabajo, reduciendo los costes de mano de obra y evitando riesgos laborales derivados de la carga de la mercancía en actividades reiterativas.
Claims (5)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Equipo robótico paletizador y despaletizador (3) caracterizado por conformar una garra mecánica o manipulador de agarre de pliegos de papel en sus diferentes formatos, que comprende un conjunto de dos pisadores (4), un conjunto de empujadores (5), un conjunto de elementos de cuchilla (6), un mecanismo combinado de medición de distancia y posidonamiento relativo (10, 14 y 17), y un sistema de sujeción de vacío por ventosa (7), todos ellos integrados en un bastidor conectado al extremo de un brazo robótico.
- 2. Equipo robótico paletizador y despaletizador según reivindicación 1, caracterizado porque cada conjunto pisador delantero (11) y trasero (12) integra un dispositivo de medición de altura vertical a través de un sensor láser (10), dos pares de émbolos cilindricos (13) que contienen un sensor analógico de medición de distancia (14), y en cuyo extremo inferior tiene ensamblada una base de pisado rígida (15) que en su superficie inferior tiene adherido una capa de material polimérlco de sujeción
- 3. Equipo robótico paletizador y despaletizador según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el conjunto empujador está compuesto por un perfil base en forma de escuadra (16) en cuya parte horizontal existe un hueco en forma cilindrica que soporta un cilindro accionador vertical (17) que a su vez se acopla a una chapa plegada en forma de escuadra (18) con un perfil vertical orientado hacia la parte trasera del conjunto en la que se ancla un separador cilindrico accionable mediante embolo (19) y un perfil horizontal orientado hacia la parte delantera en cuya parte inferior se aloja un patín con lubricación (20), que soporta una escuadra o empujador (21) que a su vez contiene en su ángulo inferior una solapa de material semirrígido (22).
- 4. Equipo robótico paletizador y despaletizador según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por contener en el conjunto de chuchilla una plancha rígida (23) con acabado en cuchilla en su borde largo exterior, que se soporta sobre el bastidor por cuatro conjuntos de patines lubricados con alas (24) y unasescuadras (25) unidas a la plancha rígida en su centro de gravedad, que a su vez se unen a un émbolo accionador (26).
- 5. Equipo robótico paletizador y despaletizador según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por un sistema separador de capas (7) formado por dos émbolos accionados mecánicamente en cuyo extremo se incorporan unas ventosas conectadas a un sistema de succión de vacío.
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