ES2939488T3 - Método para producir un dispositivo de operador automático articulado y dispositivo de operador automático articulado correspondiente - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para producir un dispositivo de operador automático articulado (10) tratado en la superficie con un material resistente a la corrosión y/o para obtener propiedades superficiales resistentes a los tratamientos CIP/SIP, en particular en el campo de la producción y envasado de productos farmacéuticos, en el que el dispositivo comprende una pluralidad de componentes articulados (11) conectados de forma giratoria entre sí en correspondencia con las respectivas interfaces de acoplamiento (12). El método prevé poner a disposición carcasas aptas para ser ensambladas entre sí para hacer los componentes articulados (11), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para producir un dispositivo de operador automático articulado y dispositivo de operador automático articulado correspondiente

Campo de la invención

La invención se refiere a un método para producir un dispositivo de operador automático articulado, y a dicho dispositivo de operador automático articulado, es decir, un robot o un brazo articulado provisto de una pluralidad de componentes acoplados entre sí de forma articulada.

En particular, la presente invención se refiere a un método para producir un dispositivo de operador automático articulado, y a dicho dispositivo, que se puede utilizar en el sector farmacéutico, por ejemplo, en máquinas de envasado de productos farmacéuticos, y ser sometido a tratamientos de descontaminación y esterilización que normalmente se realizan en este sector.

Antecedentes de la invención

Dispositivos de accionamiento automático articulados, o robots articulados, se conocen, los cuales son utilizados en diferentes sectores en el estado de la técnica para realizar operaciones de diferente tipo en lugar de operadores humanos. En el sector farmacéutico, por ejemplo, es conocido el uso de operadores automáticos articulados para envasar productos farmacéuticos.

Estos robots se colocan generalmente en el interior de cámaras que definen entornos de trabajo protegidos que deben cumplir determinados requisitos de limpieza y esterilidad, llamados "aisladores" en este sector. Por lo tanto, las cámaras, junto con el equipo contenido en las mismas, generalmente son sometidas a tratamientos intensivos para mantenerlas en las condiciones de esterilidad requeridas y eliminar posibles sustancias contaminantes. Por ejemplo, es conocido someter estas cámaras a tratamientos que utilizan vapor de peróxido de hidrógeno, que, sin embargo, aunque tiene una acción bactericida, esporicida y fungicida muy eficaz, tiene un alto poder oxidante que puede dañar las superficies de los equipos presentes en estas cámaras.

Los robots conocidos utilizados en este sector, para soportar estos tratamientos de descontaminación y esterilización, y garantizar la protección de los órganos de accionamiento y de los circuitos asociados a los distintos elementos articulados, generalmente están hechos con un cuerpo sólido de acero inoxidable y, por lo tanto, son muy pesados.

Sin embargo, por necesidades de productividad, los robots en cuestión tienen que moverse a alta velocidad y garantía, en cada ocasión, un posicionamiento preciso del extremo terminal del robot articulado.

El gran peso de los componentes articulados implica la necesidad de tener, por un lado, elemento de movimiento y motores más potentes, para garantizar la velocidad de movimiento deseada, y por otro lado, un sistema muy preciso para controlar las trayectorias, para asegurar que el extremo terminal del robot se posiciona inmediatamente en la posición deseada sin oscilaciones no deseadas.

Para intentar solucionar este problema, es conocido fabricar robots que consisten en componentes articulados que tienen un cuerpo de base hecho de un material ligero que actúa como un sustrato, que está recubierto con un material para recubrir y proteger el sustrato.

Por ejemplo, se conocen robots articulados cuyos componentes están hechos de aluminio, por ejemplo, recubiertos con una capa de pintura, o sometidos a tratamientos para anodizar el aluminio, o provisto de recubrimientos galvánicos, por ejemplo, basado en cromo (Cr), níquel (Ni) u otros metales adecuados. Un ejemplo de este tipo de método para producir robots articulados cuyos componentes son de aluminio se describe en la patente japonesa JP 5272955 B2.

También se conocen soluciones que prevén recubrir los distintos componentes mediante su inmersión en un baño de metal, material plástico o resina. Una desventaja de estas soluciones, sin embargo, es que de esta manera el recubrimiento se aplica tanto en la superficie externa como también en la superficie interna de los componentes y, por lo tanto, se requieren grandes cantidades de material de recubrimiento.

Un objetivo de la presente invención es perfeccionar un método para producir un dispositivo de operador automático articulado que pueda ser utilizado en aisladores en el sector farmacéutico que supere al menos algunas de las desventajas del estado de la técnica.

En particular, uno de los propósitos es perfeccionar un método para producir un dispositivo de operador automático articulado que permita obtener un operador articulado que sea liviano y al mismo tiempo apto para resistir tratamientos intensivos.

Otro propósito es perfeccionar un método para producir un dispositivo de operador automático articulado que permita realizar operaciones de mantenimiento y reemplazo de un componente articulado, o posiblemente de los elementos de accionamiento o circuitos, sin dañar las superficies que en cada ocasión están sometidas a tratamientos de descontaminación y esterilización.

El solicitante ha ideado, probado y materializado la presente invención para hacer frente a los inconvenientes del estado de la técnica y para lograr estas y otras finalidades y ventajas.

Sumario de la invención

La presente invención se expone y caracteriza en las reivindicaciones independientes 1 y 12.

Las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes de la idea inventiva principal.

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un método para producir un dispositivo de operador automático articulado que comprende una pluralidad de componentes articulados conectados de forma giratoria entre sí, y cada uno comprende en su interior elementos de accionamiento y/o componentes eléctricos o electrónicos y/o tuberías para fluidos, configurado para mover el operador automático articulado, adecuado para ser utilizado en entornos de atmósfera controlada, en particular, en el campo de la producción y envasado de productos farmacéuticos.

En particular, el dispositivo de operador automático articulado se trata en la superficie con un material resistente a la corrosión y/o para obtener propiedades superficiales resistentes a los tratamientos de limpieza en posición (CIP) y/o de esterilización en posición (SIP), en particular, en el campo de la producción y envasado de productos farmacéuticos, que proporcionan para usar, como un agente esterilizante, también peróxido de hidrógeno en fase de vapor (VPHP), que es particularmente agresivo y tiende a oxidar las superficies con las que entra en contacto.

El método según la invención comprende una etapa en la que se prevé poner a disposición carcasas adecuadas para ser ensambladas entre sí para realizar el operador automático articulado. De acuerdo con algunas realizaciones del método proporcionado en el presente documento, las carcasas están hechas de un primer material elegido de un grupo que comprende aluminio (Al), magnesio (Mg), titanio (Ti), acero o sus aleaciones, materiales compuestos con matriz polimérica, fibras de carbono, o combinaciones de las mismas.

Asimismo, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, cada carcasa es hueca y está provista de un compartimiento de alojamiento adecuado para recibir los elementos de accionamiento y/o los componentes eléctricos o electrónicos y/o las tuberías para fluidos como se indicó anteriormente. En algunas realizaciones, cada carcasa está provista de al menos un borde de acoplamiento respectivo configurado para acoplarse con un borde de acoplamiento correspondiente de otra carcasa, para componer uno de los componentes articulados en un estado de aislamiento con respecto al entorno exterior.

El método según la invención prevé entonces someter cada carcasa a un tratamiento de pulverización térmica, por medio de polvos de un segundo material acelerado en un chorro gaseoso supersónico, siendo elegido el segundo material de un grupo que comprende uno o más de acero inoxidable, aleación de metal de cobalto-cromo, aleación de níquel, material con una matriz polimérica, un material compuesto de metal y cerámica, para depositar un recubrimiento del segundo material al menos sobre la superficie externa de cada componente.

De acuerdo con algunas realizaciones, el tratamiento de pulverización térmica es un tratamiento de pulverización en frío en el que los polvos sólidos del segundo material se aceleran en un chorro gaseoso supersónico y se hacen impactar violentamente con las superficies a recubrir.

De acuerdo con otras realizaciones, el tratamiento de pulverización térmica es un tratamiento de pulverización de recubrimiento de oxígeno-combustible de alta velocidad (HVOF), en el que partículas al menos parcialmente fundidas del segundo material son aceleradas en un chorro gaseoso supersónico obtenido a partir de la combustión de oxígeno y un combustible, en particular, a alta temperatura y a alta velocidad, para luego pulverizarse sobre la superficie a recubrir.

En comparación con otros tratamientos de pulverización térmica, en el tratamiento por pulverización en frío y en el tratamiento por pulverización de recubrimiento con oxígeno-combustible a alta velocidad (HVOF), una gran parte de la energía suministrada a las partículas es de tipo cinético más que térmico, por lo tanto, es ventajosamente posible obtener una reducción de partículas que se oxidan durante el trabajo, permitiendo obtener un recubrimiento final de alta resistencia.

De acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento, el método en particular prevé someter cada carcasa al tratamiento de pulverización térmica por separado, y depositar el recubrimiento al menos sobre las respectivas superficies externas y sobre los respectivos bordes de acoplamiento.

Posteriormente, el método de acuerdo con la presente invención prevé alojar los elementos de accionamiento y los componentes eléctricos o electrónicos y/o las tuberías para fluidos en los respectivos compartimentos de alojamiento de cada carcasa sometida a pulverización térmica para hacer los componentes articulados; y para ensamblar los respectivos componentes articulados entre sí en correspondencia con las respectivas interfaces de acoplamiento para hacer el dispositivo de operador automático articulado.

De acuerdo con algunas realizaciones, una carcasa del componente articulado es un marco de carcasa provisto de una abertura de acceso al compartimento de alojamiento y otra carcasa del componente articulado es un elemento de cubierta adecuado para cerrar la abertura de acceso como anteriormente.

En consecuencia, en la presente descripción, la expresión "componer un elemento articulado en un estado de aislamiento" comprende tanto el acoplamiento recíproco de dos carcasas, por ejemplo, un marco de carcasa y un elemento de cubierta respectivo, para definir un solo componente articulado, de manera que el compartimiento de alojamiento quede aislado respecto del entorno exterior, y también el acoplamiento de dos carcasas, en particular, dos marcos de carcasa, de respectivos componentes articulados posteriores, en el que los respectivos compartimentos de alojamiento están conectados operativamente entre sí, pero en todo caso aislado con respecto al exterior.

Ventajosamente, la etapa de recubrir también completamente los bordes asociados con la interfaz de acoplamiento y la abertura de acceso permite separar los componentes articulados y/o acceder a los respectivos compartimentos internos de alojamiento, para realizar operaciones de mantenimiento sin riesgo de dañar el recubrimiento.

El método de acuerdo con la invención permite, por lo tanto, producir dispositivos de operador automático articulados que se pueden insertar y utilizar dentro de las cámaras protegidas de los aisladores, y ser sometidos a tratamientos CIP y/o SIP dentro de las mismas sin dañarse.

Al mismo tiempo, la superficie interna del componente articulado, que no se ve afectado por los tratamientos de descontaminación y esterilización, queda sin recubrimiento, permitiendo así un ahorro económico considerable.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método prevé pulverizar sobre la superficie exterior una mezcla de gas y partículas sólidas del segundo material con una velocidad comprendida entre 300 m/s y 1400 m/s y retener la carcasa en cada ocasión en una posición fija y estable mediante soportes adecuados para resistir la fuerza ejercida por la mezcla de gas y partículas.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método puede proporcionar insertar un elemento de sellado entre el marco de la carcasa y el elemento de cubierta respectivo y/o entre los bordes de acoplamiento respectivos de las interfaces de acoplamiento, para garantizar un cierre estanco del respectivo componente articulado.

De acuerdo con estas realizaciones, se puede prever un asiento de alojamiento anular realizado en el espesor del borde de acoplamiento en correspondencia con la abertura de acceso y/o al menos una de las interfaces de acoplamiento, adecuado para alojar un elemento de sellado anular, y el método puede prever recubrir el borde de acoplamiento de la abertura de acceso y/o de la interfaz de acoplamiento hasta el margen externo del asiento de alojamiento.

De acuerdo con algunas realizaciones, para el tratamiento por pulverización en frío, el método prevé utilizar una boquilla de pulverización montada en un brazo articulado o una máquina de control numérico que tiene al menos cuatro ejes de trabajo, y seguir con ella el desarrollo de la superficie a tratar. De esta forma, es posible seguir con precisión el desarrollo de la superficie exterior y de los bordes del marco de la carcasa, y en cada ocasión dirigir adecuadamente la boquilla de pulverización con respecto a la superficie.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método prevé pulverizar el material sobre la superficie a tratar con un ángulo de incidencia comprendido entre ±45° con respecto a la perpendicular de la superficie exterior y/o de los bordes de acoplamiento. El ángulo de incidencia puede variar en función del radio de curvatura de la superficie a tratar, o en función de posibles irregularidades o aristas presentes en la misma, para dirigir la mezcla de gas y partículas del segundo material de manera dirigida y obtener un recubrimiento sustancialmente uniforme.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método proporciona depositar, con cada acción de pulverización, una capa de material con un espesor comprendido entre alrededor de 15 pm y alrededor de 100 pm.

Las realizaciones descritas en el presente documento también se refieren a un dispositivo de operador automático articulado que comprende una pluralidad de componentes articulados conectados de forma giratoria entre sí en correspondencia con las respectivas interfaces de acoplamiento, y cada uno comprende en su interior elementos de accionamiento y/o componentes eléctricos o electrónicos configurados para mover el operador automático articulado, adecuado para ser utilizado en entornos con una atmósfera controlada, en particular, en el campo de la producción y envasado de productos farmacéuticos.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el dispositivo de accionamiento automático articulado comprende una pluralidad de carcasas, adecuadas para ser ensambladas entre sí para hacer un operador automático articulado, en donde las carcasas están hechas de un primer material seleccionado de un grupo que comprende aluminio (Al), magnesio (Mg), titanio (Ti), acero o sus aleaciones, materiales compuestos con matriz polimérica, fibras de carbono, o combinaciones de las mismas, y cada carcasa es hueca y está provista de un compartimento de alojamiento adecuado para recibir los elementos de accionamiento y los componentes eléctricos o electrónicos y/o las tuberías para fluidos, en donde cada carcasa está provista de al menos un borde de acoplamiento respectivo configurado para acoplarse con un borde de acoplamiento correspondiente de otra carcasa, para componer un componente articulado en un estado de aislamiento con respecto al entorno exterior.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, al menos una superficie externa de cada carcasa comprende un recubrimiento hecho de un segundo material, que cubre al menos superficies externas respectivas de la carcasa y posiblemente los bordes de acoplamiento respectivos. De acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento, el recubrimiento con el segundo material se obtiene mediante pulverización térmica utilizando polvos sólidos acelerados en un chorro gaseoso supersónico, y el segundo material se elige de un grupo que comprende uno o más de acero inoxidable, aleación de metal de cobalto-cromo, aleación de níquel, material con una matriz polimérica, un material compuesto de metal y cerámica, fibra de carbono u otros. En particular, el recubrimiento con el segundo material se obtiene mediante el tratamiento de pulverización térmica por proyección en frío o mediante el tratamiento por pulverización de recubrimiento con oxígeno-combustible que se han descrito anteriormente.

Ilustración de los dibujos

Estas y otras características de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones, facilitadas a modo de ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

- la figura 1 es una vista tridimensional esquemática de un dispositivo de operador automático articulado de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento;

- la figura 2 es una vista tridimensional esquemática en despiece de un componente estructural del dispositivo de operador de la figura 1;

- las figuras 3a - 3c son vistas esquemáticas en sección de etapas sucesivas de un método para producir un operador automático articulado de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento.

Para facilitar la comprensión, se han usado los mismos números de referencia, cuando ha sido posible, para identificar los elementos idénticos comunes en los dibujos. Se entiende que los elementos y las características de una realización pueden incorporarse convenientemente en otras realizaciones sin más aclaraciones.

Descripción de realizaciones

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a un método para producir un dispositivo de operador automático articulado 10, o un robot articulado, del tipo que se muestra a modo de ejemplo en las figuras 1 y 2.

El robot articulado 10 comprende una pluralidad de componentes articulados 11 pivotantes entre sí, y es particularmente adecuado para ser utilizado en el campo de la producción y envasado de productos farmacéuticos. Es decir, el robot articulado 10 se puede utilizar en cámaras aisladas, también llamados "aisladores", que están separados del ambiente exterior y deben cumplir estrictos requisitos de esterilidad para evitar posibles contaminaciones de los propios productos farmacéuticos.

El robot articulado 10 en cuestión puede, en particular, ser sometido a tratamientos de descontaminación y esterilización adecuados, por ejemplo, tratamientos CIP y/o SIP que proporcionan el uso de peróxido de hidrógeno en fase de vapor (VPHP), que tiene un alto poder oxidante con acción bactericida, acción esporicida y fungicida, sin que se produzca una oxidación de su superficie externa, o posibles daños a los propios componentes.

A modo de ejemplo, el robot articulado 10 mostrado en la figura 1 tiene cinco componentes articulados 11, respectivamente indicados con las letras A, B, C, D, E, acoplados de manera articulada uno tras otro en correspondencia con respectivas interfaces de acoplamiento 12.

De acuerdo con algunas realizaciones, en correspondencia con las interfaces de acoplamiento 12 se pueden proporcionar elementos de movimiento, no mostrados, configurados para permitir una rotación relativa de los dos componentes articulados 11 acoplados respectivamente alrededor de un eje común de rotación.

No se excluye, sin embargo, que el robot articulado 10 pueda tener un número mayor o menor de componentes articulados 11, en función de las necesidades.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada componente articulado 11 es al menos parcialmente hueco y está provisto internamente de un compartimento de alojamiento 14 (figura 2) configurado para alojar los elementos de accionamiento 17 y el circuito eléctrico y electrónico 18 y/o las tuberías para fluidos, necesarios para el movimiento del propio componente articulado 11 y para la transmisión de señales de potencia y datos entre los respectivos componentes articulados 11.

Cada componente articulado 11 también comprende al menos una interfaz de acoplamiento 12 adecuada para acoplarse con una interfaz de acoplamiento 12 complementaria de otro componente articulado 11.

Por medio de la interfaz de acoplamiento 12, los circuitos eléctricos 18 de los posteriores componentes articulados 11 pueden conectarse entre sí.

De acuerdo con algunas realizaciones, en el caso de que el componente articulado 11 sea un componente situado en una posición intermedia en la cadena cinemática del robot 10, este componente estará provisto de dos interfaces de acoplamiento 12, cada una adecuada para acoplarse, en un lado, con un respectivo componente articulado 11 adyacente y, por otro lado, con el propio componente articulado 11.

De acuerdo con algunas realizaciones, por ejemplo, descritas con referencia a la figura 2, los componentes articulados 11 comprenden carcasas huecas provistas del compartimiento de alojamiento 14.

De acuerdo con algunas realizaciones, al menos un componente articulado 11 comprende dos carcasas acopladas entre sí en correspondencia con respectivos bordes de acoplamiento 25, 26.

De acuerdo con algunas realizaciones, una carcasa del componente articulado 11 es un marco de carcasa 13 provisto de una abertura de acceso 15 al compartimiento de alojamiento 14, y otra carcasa del componente articulado 11 es un elemento de cubierta 16 configurado para cerrar selectivamente la abertura de acceso 15 e impedir el acceso al compartimiento de alojamiento 14.

De acuerdo con algunas realizaciones, el marco de carcasa 13 realiza una función estructural, adecuada para soportar los elementos de accionamiento 17 y los circuitos eléctricos y electrónicos 18 y/o las tuberías para fluidos.

El marco de carcasa 13 está delimitado por una primera superficie externa 22a, una primera superficie interna 23a, opuesta a la primera superficie externa 22a, y por bordes de acoplamiento 25 que conectan la superficie externa 22a y la superficie interna 23a entre sí.

El elemento de cubierta 16 comprende una segunda superficie externa 22b, una segunda superficie interna 23b y unos bordes de acoplamiento 26 que, en un estado cerrado y ensamblado del componente articulado 11, están enfrentados y cooperan con los bordes de acoplamiento 25 complementarios del respectivo marco de carcasa 13.

Los respectivos bordes de acoplamiento 25, 26 del marco de carcasa 13 y del elemento de cubierta 16, en el estado cerrado de la abertura de acceso 15, están uno frente al otro.

En una realización preferida, la forma de las superficies 22, 23 es tal que confiere al componente articulado 11, en el estado cerrado y ensamblado tal como se indicó anteriormente, en correspondencia con los bordes de acoplamiento 25, 26, un perfil lo más biselado o radial posible, sin bordes "afilados".

La primera superficie externa 22a y la segunda superficie externa 22b en conjunto definen una superficie externa 22 del componente articulado 11, y la primera superficie interna 23a y la segunda superficie interna 23b en conjunto definen una superficie interna 23 del componente articulado 11.

En una realización preferida, la superficie externa 22 es una superficie convexa, tanto como sea posible sin discontinuidades en la misma, tal como rebajes, huecos, crestas o similares. De hecho, como será evidente a partir de la siguiente descripción, tal conformación de la superficie externa 22 permite un mejor resultado de la etapa de pulverización.

El elemento de cubierta 16 se puede conectar y unir al marco de carcasa 13 por medio de elementos de fijación desmontables 30. En una realización, la superficie externa 22 del componente articulado 11 puede comprender una pluralidad de rebajes 38, cada uno destinado a recibir un elemento de fijación 30 respectivo.

En realizaciones alternativas, el elemento de cubierta 16 se puede conectar y unir al marco de carcasa 13 por medio de una conexión mecánica por interferencia, por ejemplo, por enclavamiento. En este caso, los elementos de fijación 30 no están previstos y la superficie externa 22 del componente articulado 11 puede ser sin rebajes 38.

En el caso de un componente estructural de base 11, por ejemplo, el componente estructural 11 indicado con la letra A, puede estar previsto que la abertura de acceso 15 coincida con la interfaz de acoplamiento 12 y esté conectada directamente a una torre de control, no mostrada.

De acuerdo con algunas realizaciones, la interfaz de acoplamiento 12 comprende una superficie de acoplamiento 19 adecuada para cooperar, durante el uso, con una superficie de acoplamiento 19 complementaria de otro componente estructural 11.

De acuerdo con algunas realizaciones, se hace un orificio pasante 20 en la superficie de acoplamiento 19, a través del cual se pueden alimentar los circuitos eléctricos 18 desde el respectivo compartimento de alojamiento 14.

La superficie de acoplamiento 19 comprende un borde exterior 21 que, en un estado ensamblado, el operador automático articulado 10 está dispuesto frente a un borde externo 21 respectivo de otra interfaz de acoplamiento 12. De acuerdo con algunas realizaciones, el borde externo 21 define una esquina 34 con la superficie externa 22a del marco de carcasa 13, que tiene una forma sustancialmente escalonada.

De acuerdo con algunas realizaciones, entre las respectivas interfaces de acoplamiento 12 de dos componentes articulados 11 directamente adyacentes, puede proporcionarse un elemento de sellado, no mostrado, por ejemplo, una junta anular, configurado para garantizar un acoplamiento estanco entre los dos componentes articulados 11. De acuerdo con algunas realizaciones, al menos una de las interfaces de acoplamiento 12 enfrentadas recíprocamente puede estar provista de un asiento de alojamiento anular 24 configurado para alojar el elemento de sellado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el asiento de alojamiento 24 está realizado en el espesor de la pared del marco de carcasa 13.

De acuerdo con algunas realizaciones, los bordes de acoplamiento 25 del marco de carcasa 13 se extienden en un plano transversal con respecto al perfil de la superficie externa 22a, definiendo con ella una esquina sustancialmente escalonada 35.

De acuerdo con algunas realizaciones, los bordes de acoplamiento 26 del elemento de cubierta 16 se extienden en un plano transversal con respecto al perfil de la superficie externa 22b, definiendo con ella una esquina sustancialmente escalonada 36.

De acuerdo con algunas realizaciones, en al menos uno de los bordes de acoplamiento 25, 26 se realiza un asiento de alojamiento 27, de forma anular y configurado para alojar un elemento de sellado 28.

De acuerdo con algunas realizaciones, el asiento de alojamiento 27 se puede realizar, por ejemplo, con el espesor de la pared del marco de carcasa 13.

De acuerdo con algunas realizaciones, el asiento de alojamiento 27 se puede realizar en el espesor de la pared del marco de carcasa 13 a una distancia determinada de la superficie externa 22.

Por ejemplo, el asiento de alojamiento 27 se puede hacer en una posición intermedia del borde de acoplamiento 25, 26, o posiblemente en una posición cercana o en la proximidad de, el margen de la abertura de acceso 15.

De acuerdo con algunas realizaciones, el marco de carcasa 13 y/o el elemento de cubierta 16 pueden estar hechos de un primer material seleccionado de un grupo que comprende uno o más de aluminio (Al), magnesio (Mg), titanio (Ti), acero o sus aleaciones, materiales compuestos con matriz polimérica, fibras de carbono, o combinaciones de las mismas, u otros materiales rígidos y ligeros.

De acuerdo con algunas realizaciones, el acabado superficial de las carcasas tiene una cierta rugosidad superficial mínima que permite que las partículas que serán pulverizadas en el proceso de pulverización se depositen y queden adheridas a la superficie exterior 22. Preferiblemente, la rugosidad superficial mínima Ra de la superficie exterior 22 de las carcasas, es decir, del marco de carcasa 13 y/o del elemento de cubierta 16, está comprendida entre aproximadamente 1,6 y aproximadamente 12,5 pm.

De acuerdo con algunas realizaciones, las carcasas también comprenden un recubrimiento 29 de un segundo material seleccionado de un grupo que consiste en una aleación de cobalto-cromo, tal como, por ejemplo, estelita, acero inoxidable, un material con una matriz polimérica, tal como, por ejemplo, polieteretercetona (PEEk ), aleación de níquel, material compuesto de metal-cerámica, fibras de carbono, u otro material apto para ser sometido a tratamientos de descontaminación y esterilización sin sufrir daños o posibles oxidaciones.

El recubrimiento 29 cumple la función de proteger el primer material, que, por lo tanto, ya que no necesita tener características de tolerancia a tratamientos intensivos, puede elegirse entre los materiales ligeros indicados anteriormente, y, en función del tipo de material usado, las carcasas, es decir, el marco de carcasa 13 y posiblemente el elemento de cubierta 16, se pueden fabricar con espesores reducidos. De acuerdo con algunas realizaciones, el recubrimiento 29 cubre ambas respectivas superficies externas 22a, 22b, y los respectivos bordes de acoplamiento enfrentados 25, 26 de las carcasas, es decir, del marco de carcasa 13 y del elemento de cubierta 16, así como de los bordes exteriores 21 del marco de carcasa 13.

Dicho de otra forma, cada componente articulado 11 tiene el recubrimiento 29 en toda su superficie externa 22, así como en los bordes de acoplamiento 21, 25, 26 asociados con la(s) interfaz(es) de acoplamiento 12 y con la abertura de acceso 15.

De acuerdo con algunas realizaciones, la superficie interna 23 del componente articulado no tiene recubrimiento 29.

De acuerdo con algunas realizaciones, en el caso de que estén presentes los asientos de alojamiento 24, 27, el recubrimiento 29 se extiende hasta un margen exterior 37 de los propios asientos de alojamiento 24, 27.

A continuación, se describirán realizaciones de un método para producir el robot articulado 10.

El método de acuerdo con la invención proporciona:

- poner a disposición carcasas adecuadas para ser ensambladas entre sí para realizar los componentes articulados 11 del operador automático articulado 10;

- someter cada carcasa a un tratamiento de pulverización térmica utilizando polvos sólidos de un segundo material acelerado en un chorro gaseoso supersónico, para depositar un recubrimiento 29 al menos sobre la superficie externa 22 de cada carcasa y sobre los respectivos bordes de acoplamiento 21, 25, 26.

De acuerdo con algunas realizaciones, el tratamiento de pulverización térmica se puede elegir entre un tratamiento de pulverización en frío y un tratamiento de pulverización de recubrimiento de oxígeno-combustible de alta velocidad (HVOF).

De acuerdo con algunas realizaciones, el método proporciona someter al tratamiento de pulverización en frío o al tratamiento HVOF, las respectivas superficies externas 22a, 22b del marco de carcasa articulado 13 y del posible elemento de cubierta 16, y los bordes de acoplamiento 21, 25, 26 respectivamente asociados con las interfaces de acoplamiento 12 y la abertura de acceso 15.

El tratamiento de pulverización en frío proporciona pulverizar, por medio de una boquilla de pulverización 31, una mezcla formada por un gas que transporta polvos o partículas sólidas del material que se utilizará para formar el recubrimiento 29, hacia la superficie a tratar.

De acuerdo con posibles soluciones, al menos una parte del gas portador se calienta a temperaturas comprendidas entre 200 °C y 1200 °C.

De acuerdo con realizaciones de ejemplo, una parte del gas puede calentarse y transportarse hacia la boquilla de pulverización 31 a través de un primer conducto 32, mientras que la parte restante del gas portador se puede mantener a temperatura ambiente y se hace pasar a través de un tanque, no mostrado, que contiene polvos del segundo material, y transportado hacia la boquilla de pulverización 31 a través de un segundo conducto 33.

De acuerdo con algunas realizaciones, en la boquilla de pulverización 31, los polvos en el flujo de gas se aceleran y se proyectan a una velocidad supersónica, generalmente comprendida entre 300 m/s y 1400 m/s, hacia la superficie a tratar.

De acuerdo con algunas realizaciones, la presión del gas portador puede estar comprendida entre 5 bares y 100 bares en función del tipo de material y del tamaño de las partículas que se transportan.

De acuerdo con algunas realizaciones, se puede usar nitrógeno o argón, por ejemplo, como gases portadores.

Ventajosamente, la boquilla de pulverización 31 puede tener una forma convergente-divergente que favorezca la aceleración de los polvos y del gas portador.

Cuando las partículas aceleradas impactan sobre la superficie a tratar, el impacto determina una deformación de la superficie tratada, generando un acoplamiento estable y permanente entre esta y las partículas de material.

De acuerdo con algunas realizaciones, con cada paso de la boquilla de pulverización 31 sobre la superficie a tratar, se puede depositar una capa de material que tenga un espesor comprendido entre aproximadamente 15 pm y aproximadamente 100 pm. De acuerdo con algunas realizaciones, el método puede proporcionar depositar una pluralidad de capas superpuestas, hasta obtener el recubrimiento 29 con el espesor deseado.

De acuerdo con algunas realizaciones, el recubrimiento 29 puede comprender una pluralidad de capas realizadas mediante tratamiento por pulverización en frío, en el que las capas posteriores se pueden hacer con el mismo material, o con materiales diferentes, en función de las necesidades.

De acuerdo con algunas realizaciones, el tratamiento por pulverización de recubrimiento de oxígeno-combustible de alta velocidad (HVOF) proporciona calentar y acelerar partículas del segundo material mediante un flujo de gas obtenido por la combustión de oxígeno y un combustible en una cámara de combustión.

El flujo de gas obtenido de la combustión se acelera hasta una velocidad incluso superior a 2.000 m/s. Los polvos del segundo material se inyectan en el flujo de gas, que se funden y aceleran hasta una velocidad de unos 1.000 m/s y finalmente se expulsan a través de una boquilla de pulverización 31 hacia la superficie a recubrir. Cuando las partículas impactan en la superficie, gracias a la alta energía cinética que tienen, solidifican rápidamente, dando lugar a estructuras laminares que forman un denso recubrimiento.

De acuerdo con algunas realizaciones, también en el caso del tratamiento HVOF, se puede prever depositar una pluralidad de capas superpuestas, hasta obtener el recubrimiento 29 con el espesor deseado, modificando eventualmente el tipo de material de las capas posteriores en función de las necesidades.

De acuerdo con algunas realizaciones, los marcos de carcasa 13 ya se pueden suministrar desmontados.

De acuerdo con otras realizaciones, los componentes articulados 11 pueden suministrarse ensamblados en forma de un robot articulado 10, y posteriormente pueden desmontarse para separar los marcos de carcasa 13 entre sí, posiblemente también quitando los elementos de accionamiento 17 y los circuitos eléctricos 18, y/o las tuberías para fluidos, si están presentes.

De acuerdo con algunas realizaciones, el recubrimiento 29 está formado por el segundo material como el anterior, y se elige de un grupo que consiste en una aleación de cobalto-cromo, tal como, por ejemplo, estelita, aleación de níquel, acero inoxidable, material con una matriz polimérica, tal como, por ejemplo, polieteretercetona (PEEK), un material compuesto de metal y cerámica, fibras de carbono, u otro material apto para ser sometido a tratamientos de descontaminación y esterilización sin sufrir daños ni oxidación.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método prevé tratar el marco de carcasa 13 y el elemento de cubierta 16 por separado.

De acuerdo con una posible realización, el método proporciona una posición estable de las carcasas, por ejemplo, el marco de carcasa 13 y/o el elemento de cubierta 16, para evitar movimientos no deseados de los mismos provocados por la presión ejercida por la mezcla de gas y partículas del segundo material.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método puede permitir posicionar y mantener en posición el marco de carcasa 13 y/o el elemento de cubierta 16 por medio de soportes que tienen respectivamente formas coincidentes, tal como para proteger y cubrir las respectivas superficies internas 23a, 23b.

El método de acuerdo con la invención prevé utilizar una boquilla de pulverización 31, por ejemplo, instalada en un brazo antropomórfico, o una máquina de control numérico por ordenador (CNC), ambos no mostrados, que tiene al menos cuatro ejes de trabajo. En particular, de acuerdo con algunas realizaciones, el método prevé seguir en cada ocasión con la boquilla de pulverización 31 el desarrollo de la superficie externa 22a, 22b del marco de carcasa 13 y del elemento de cubierta 16, y los respectivos bordes de acoplamiento 21, 25, 26, definiendo las esquinas sustancialmente escalonadas 34, 35, 36 con las respectivas superficies externas 22a, 22b.

De acuerdo con posibles soluciones, la boquilla de pulverización 31 puede seguir el perfil de la superficie a tratar sobre la base de una trayectoria predefinida y preestablecida en función de la forma del elemento que se está trabajando.

De acuerdo con una variante, la trayectoria y la orientación de la boquilla de pulverización 31 se pueden definir en tiempo real, por ejemplo, mediante procesamiento de imágenes adquiridas por cámaras 3D, que también están instaladas en el mismo brazo antropomórfico que soporta y mueve la boquilla de pulverización 31.

De acuerdo con posibles variantes, también puede estar previsto que el elemento que se trabaja y la boquilla de pulverización 31 se muevan con un movimiento relativo entre sí. Por ejemplo, puede estar previsto que el elemento que se trabaja se traslade en una dirección y que la boquilla de pulverización 31 se mueva en tres ejes, de modo que la combinación de los respectivos movimientos proporciona los grados de libertad de un brazo que tiene al menos cuatro ejes.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método prevé dirigir la boquilla de pulverización 31 para pulverizar el segundo material con un ángulo de incidencia a comprendido entre ±45° con respecto a la dirección ortogonal a la superficie externa 22a, 22b y a los bordes de acoplamiento 21, 25, 26 (figura 3a).

Gracias a este ángulo de incidencia a, es posible dirigir la mezcla de gas y partículas del segundo material de manera dirigida, incluso en correspondencia con posibles partes irregulares de la superficie a tratar y, en particular, en correspondencia con las esquinas 34, 35, 36 entre las paredes externas 22a, 22b y los respectivos bordes de acoplamiento 21, 25, 26, para obtener un recubrimiento 29 de espesor homogéneo.

De acuerdo con algunas realizaciones, en el caso de que se formen posibles acumulaciones del segundo material en correspondencia con las esquinas 34, 35, 36 o en correspondencia con posibles huecos o salientes de la superficie externa 22, el método de acuerdo con la invención puede prever eliminar estas acumulaciones por medio de una herramienta adecuada, inmediatamente después del depósito del propio recubrimiento 29 y sustancialmente de manera continua.

De acuerdo con algunas realizaciones, la herramienta se puede instalar junto a la boquilla de pulverización 31, para actuar sobre la superficie recién golpeada por la mezcla de gas y partículas durante el movimiento de la propia boquilla de pulverización 31.

De acuerdo con algunas realizaciones, después de haber realizado el recubrimiento 29 sobre las superficies externas 22a, 22b y los bordes de acoplamiento 21, 25, 26 del marco de carcasa 13 y del posible elemento de cubierta 16, el método prevé ensamblar el robot articulado 10.

En particular, el método proporciona instalar, a través de la abertura de acceso 15, los respectivos elementos de accionamiento 17 y los componentes eléctricos y/o electrónicos 18 en los respectivos compartimentos de alojamiento 14 de cada marco de carcasa 13 de los componentes articulados 11, y posteriormente cerrar la posible abertura de acceso 15 con el elemento de cubierta 16. Por último, el método permite conectar de forma giratoria y ensamblar entre sí los respectivos componentes articulados 11 en correspondencia con las respectivas interfaces de acoplamiento 12, para producir el dispositivo de operador automático articulado 10.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método puede prever insertar un elemento de sellado 28 entre el marco de carcasa 13 y el respectivo elemento de cubierta 16 y/o entre los respectivos bordes de acoplamiento 21 de las interfaces de acoplamiento 12, para garantizar un cierre estanco del respectivo componente articulado 11 (figura 3b).

De acuerdo con algunas realizaciones, en el caso de que en al menos un borde 21, 25, 26 esté presente un asiento de alojamiento 24, 27 para el elemento de sellado 28, el método prevé recubrir el borde 21, 25, 26 respectivo desde la esquina externa 34, 35, 36 hasta al menos un margen externo 37 del asiento de alojamiento 24, 27.

Está claro que, si bien la presente invención se ha descrito con referencia a algunos ejemplos específicos, un experto en la materia sin duda será capaz de lograr muchas otras formas equivalentes del método de producción y del dispositivo de operador automático articulado 10, que tengan las características expuestas en las reivindicaciones y que, por tanto, entren dentro del campo de protección definido en las mismas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Método para fabricar un dispositivo de operador automático articulado (10) tratado en la superficie con un material resistente a la corrosión y/o para obtener propiedades de la superficie resistentes a tratamientos CIP/SIP, en particular, en el campo de la producción y el envasado de productos farmacéuticos, comprendiendo el dispositivo una pluralidad de componentes articulados (11) conectados de forma giratoria entre sí en correspondencia con respectivas interfaces de acoplamiento (12), comprendiendo dichos componentes articulados (11) en su interior unos elementos de accionamiento (17) y/o unos componentes eléctricos o electrónicos (18) y/o unas tuberías para fluidos, en donde dicho método comprende:

- poner a disposición carcasas adecuadas para ser ensambladas entre sí para hacer los componentes articulados (11) del operador automático articulado (10), en donde las carcasas están hechas de un primer material elegido de un grupo que comprende aluminio (Al), magnesio (Mg), titanio (Ti), acero o sus aleaciones, materiales compuestos con matriz polimérica, fibras de carbono, o combinaciones de las mismas, siendo cada carcasa hueca y estando provista de un compartimento de alojamiento (14) adecuado para recibir dichos elementos de accionamiento (17) y/o componentes eléctricos o electrónicos (18) y/o tuberías para fluidos, en donde cada una de dichas carcasas está provista de al menos un respectivo borde de acoplamiento (21, 25, 26) configurado para acoplarse con un correspondiente borde de acoplamiento (21, 25, 26) de otra carcasa, para componer uno de dichos componentes articulados (11) en un estado de aislamiento con respecto al entorno exterior;

- someter cada carcasa a un tratamiento de pulverización térmica utilizando polvos sólidos de un segundo material acelerado en un chorro gaseoso supersónico, siendo elegido dicho segundo material de un grupo que comprende uno o más de acero inoxidable, aleación de metal de cobalto-cromo, aleación de níquel, material con una matriz polimérica, un material compuesto de metal y cerámica, depositar un recubrimiento (29) de dicho segundo material al menos sobre la superficie externa (22a, 22b) de cada una de dichas carcasas; y, después del tratamiento de pulverización, dicho método prevé:

- alojar dichos elementos de accionamiento (17) y/o componentes eléctricos o electrónicos (18) y/o conductos para fluidos en los respectivos compartimentos de alojamiento (14) de cada una de dichas carcasas (13) para realizar dichos componentes articulados (11);

- ensamblar dichos respectivos componentes articulados (11) entre sí en correspondencia con las respectivas interfaces de acoplamiento (12) para hacer dicho dispositivo de operador automático articulado (10),

caracterizado por que dicho tratamiento de pulverización térmica se selecciona de:

- un tratamiento por pulverización en frío en el que se aceleran polvos sólidos de dicho segundo material en un chorro gaseoso supersónico;

- un tratamiento por pulverización de recubrimiento de oxígeno-combustible a alta velocidad en el que partículas al menos parcialmente fundidas de dicho segundo material se aceleran en un chorro gaseoso supersónico obtenido de la combustión de oxígeno y un combustible.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha pulverización térmica utilizando polvos sólidos también deposita un recubrimiento (29) de dicho segundo material sobre los respectivos bordes de acoplamiento (21, 25, 26).

3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que una carcasa de dicho componente articulado (11) es un marco de carcasa (13) provisto de una abertura de acceso (15) a dicho compartimento de alojamiento (14) y otra carcasa de dicho componente articulado (11) es un elemento de cubierta (16) adecuado para cerrar dicha abertura de acceso (15).

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que dicha pulverización en frío se proporciona para pulverizar sobre dichas superficies externas (22) y dichos bordes de acoplamiento (21, 25, 26) una mezcla de un gas que transporta partículas sólidas de dicho segundo material con una velocidad comprendida entre 300 m/s y 1400 m/s y para retener dicha carcasa en cada ocasión en una posición fija y estable por medio de soportes adecuados para resistir la fuerza ejercida por dicha mezcla de gas y partículas.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que prevé calentar al menos una parte de dicho gas que transporta dichas partículas sólidas a temperaturas de aproximadamente 200-1100 °C.

6. Método de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que dicho gas que transporta dichas partículas sólidas tiene una presión comprendida entre 5 bares y 100 bares.

7. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, caracterizado por que prevé insertar un elemento de sellado (28) entre respectivos bordes de acoplamiento (25, 26) de dichas carcasas (13) y/o entre respectivos bordes (21) de dichas interfaces de acoplamiento (12) de componentes articulados (11) adyacentes para garantizar un cierre estanco de dichos compartimentos de alojamiento (14) de dichos componentes articulados (11).

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde en al menos uno de dichos bordes (21,25, 26) se proporciona un asiento de alojamiento (24, 27), configurado para alojar dicho elemento de sellado (28), y dicho método prevé recubrir dicho borde de acoplamiento (21,25, 26) con dicho recubrimiento (29) hasta un margen externo (37) de dicho asiento de alojamiento (24, 27).

9. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, caracterizado por que prevé utilizar una boquilla de pulverización (31) instalada en un brazo antropomórfico y/o una máquina de control numérico que tenga al menos cuatro ejes de trabajo, y seguir en cada ocasión con dicha boquilla de pulverización (31) el desarrollo de dicha superficie externa (22a, 22b) de cada carcasa y de dichos bordes de acoplamiento (21, 25, 26) y el desarrollo sustancialmente escalonado de las esquinas (34, 35, 36) definidas entre los bordes (21, 25, 26) y la respectiva superficie externa (22a, 26b) a la que están conectados.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que prevé posicionar dicha boquilla de pulverización (31) de tal manera que pulveriza dicho segundo material con un ángulo de incidencia (a) comprendido entre ± 45° con respecto a una dirección ortogonal a dicha superficie externa (22a, 22b) y a dichos bordes de acoplamiento (21, 25, 26).

11. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que, si se forman acumulaciones de dicho segundo material en correspondencia con dichas esquinas (34, 35, 36) definidas entre dicha superficie externa (22a, 22b) y dichos bordes de acoplamiento (21, 25, 26), o en correspondencia con posibles huecos o salientes de dicha superficie externa (22a, 22b), dicho método prevé eliminar dichas acumulaciones por medio de una herramienta adecuada, inmediatamente después de que dicho segundo material haya sido depositado, sustancialmente de forma continua durante el movimiento de dicha boquilla de pulverización (31).

12. Dispositivo de operador automático articulado (10), tratado en la superficie con un material resistente a la corrosión y/o para obtener propiedades superficiales resistentes a tratamientos CIP/SIP, en particular, en el campo de la producción y el envasado de productos farmacéuticos, que comprende una pluralidad de componentes articulados (11) conectados de forma giratoria entre sí en correspondencia con respectivas interfaces de acoplamiento (12), comprendiendo dichos componentes articulados (11) en su interior unos elementos de accionamiento (17) y/o unos componentes eléctricos o electrónicos (18) y/o unas tuberías para fluidos, caracterizado por que comprende una pluralidad de carcasas ensambladas entre sí para formar los componentes articulados (11) del operador automático articulado (10), en donde dichas carcasas están hechas de un primer material seleccionado de un grupo que comprende aluminio (Al), magnesio (Mg), titanio (Ti), acero o sus aleaciones, materiales compuestos con matriz polimérica, fibras de carbono, o combinaciones de las mismas, siendo cada carcasa hueca y estando provista de un compartimento de alojamiento (14) adecuado para recibir dichos elementos de accionamiento (17) y/o componentes eléctricos o electrónicos (18) y/o tuberías para fluidos, en donde cada una de dichas carcasas está provista de al menos un respectivo borde de acoplamiento (21,25, 26) configurado para acoplarse con un correspondiente borde de acoplamiento (21, 25, 26) de otra carcasa, para componer uno de dichos componentes articulados (11) en un estado de aislamiento con respecto al entorno exterior, por que al menos una superficie externa (22) de cada uno de dichos componentes articulados (11) comprende un recubrimiento (29) de un segundo material, cubriendo dicho recubrimiento (29) al menos respectivas superficies externas (22a, 22b) de dichas carcasas; en donde dicho recubrimiento (29) con dicho segundo material se obtiene mediante pulverización térmica mediante polvos acelerados en un chorro gaseoso, siendo elegido dicho segundo material de un grupo que comprende uno o más de acero inoxidable, aleación de metal de cobalto-cromo, aleación de níquel, material con una matriz polimérica, un material compuesto de metal y cerámica y por que dicho tratamiento de pulverización térmica se selecciona de:

- un tratamiento por pulverización en frío en el que se aceleran polvos sólidos de dicho segundo material en un chorro gaseoso supersónico;

- un tratamiento por pulverización de recubrimiento de oxígeno-combustible a alta velocidad en el que partículas al menos parcialmente fundidas de dicho segundo material se aceleran en un chorro gaseoso supersónico obtenido de la combustión de oxígeno y un combustible.

13. Dispositivo de operador de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que dicho recubrimiento (29) también recubre dichos respectivos bordes de acoplamiento (21,25, 26).

14. Dispositivo de operador de acuerdo con las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado por que en al menos uno de dichos bordes (21, 25, 26) se proporciona un asiento de alojamiento (24, 27), configurado para alojar un elemento de sellado (28).

15. Dispositivo de operador de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que dicho recubrimiento (29) se extiende hasta un margen externo (37) de dicho asiento de alojamiento (24, 27).