ES3035529T3 - Methods and apparatus for applying decorative elements to workpieces - Google Patents

Methods and apparatus for applying decorative elements to workpieces

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ES3035529T3
ES3035529T3 ES20750180T ES20750180T ES3035529T3 ES 3035529 T3 ES3035529 T3 ES 3035529T3 ES 20750180 T ES20750180 T ES 20750180T ES 20750180 T ES20750180 T ES 20750180T ES 3035529 T3 ES3035529 T3 ES 3035529T3
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Hannes Kostner
Claus Haaser
Elias Faccinelli
Franz Kaltenecker
Thomas Boettger
Franz Schwanniger
Herbert Margreiter
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    • B44B9/00—Machines or apparatus for inlaying with ornamental structures, e.g. tarsia or mosaic work
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
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    • B44C1/18—Applying ornamental structures, e.g. shaped bodies consisting of plastic material

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Abstract

El aparato para la aplicación automática de un elemento decorativo a una pieza comprende un aplicador de elementos, configurado para aplicar el elemento decorativo en una dirección y ubicación de aplicación, un soporte móvil para sostener la pieza, el cual se mueve mediante traslación o rotación a lo largo o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación, y un dispositivo de control. Este dispositivo de control está configurado para determinar o recibir información sobre la ubicación del elemento donde se aplicará el elemento decorativo a la pieza, provocar una traslación o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos a lo largo o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación para alinear u orientar la ubicación de aplicación con la ubicación del elemento, y hacer que el aplicador de elementos decorativos aplique el elemento decorativo en la ubicación del elemento de la pieza. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos y aparatos para la aplicación de elementos decorativos a piezas base
Campo de la invención
La presente divulgación se refiere a un aparato para aplicar automáticamente un elemento decorativo a una pieza base, a un método para aplicar un elemento decorativo a una pieza base y a un método para fabricar un artículo.
Introducción
Los artículos de joyería a menudo contienen elementos decorativos, como piedras preciosas o cristales, para darle al artículo una apariencia más interesante o deseable. En este caso, el artículo de joyería contiene un cuerpo o pieza base, que normalmente está hecha predominantemente de metal, y uno o más elementos decorativos que se aplican al cuerpo.
La pieza base se fabrica convencionalmente mediante un proceso de fundición a la cera perdida, que se describirá brevemente aquí. El proceso de cera perdida comienza con la fabricación de un modelo maestro de la pieza base, en cera o arcilla o un material similar. Este modelo maestro se puede modelar a mano o imprimir en 3D, por ejemplo. En una siguiente etapa, se hace un molde del modelo maestro tomando un negativo de silicona del modelo maestro, antes de inyectar cera fundida en el molde para crear una copia de cera. Se pueden formar múltiples copias de cera y unirlas para formar una estructura similar a un árbol conocida como árbol de cera.
A continuación se saca el árbol de cera del molde y se coloca en un recipiente para su fundición. Se vierte yeso en el recipiente que rodea el árbol de cera y luego el recipiente se coloca en un horno para calentarlo. A medida que aumenta la temperatura del horno, el calor del horno calienta el yeso y derrite la cera, que se quema sin dejar residuos. La capa endurecida formada por el yeso se deja enfriar y luego se puede utilizar como molde de fundición para diversas piezas base.
Para formar las piezas base, se vierte el metal fundido en el molde de fundición y se deja solidificar. Al retirar el molde de fundición, queda al descubierto un árbol de metal con la misma forma que el árbol de cera, y este árbol puede posteriormente cortarse en sus piezas base constituyentes, que se muelen y pulen según sea necesario. Pueden seguirse etapas opcionales de soldadura o ensamblaje, si la pieza base está formada por múltiples partes interconectadas (por ejemplo, un collar o pulsera que comprende múltiples eslabones interconectados), y puede realizarse una galvanoplastia para aplicar un revestimiento de metal precioso a la pieza base si se desea.
Los elementos decorativos se pueden colocar en la pieza base de múltiples maneras. Para un artículo con cavidades, la pieza base puede comprender una o más cavidades, cada una configurada para recibir una cantidad de adhesivo seguido de un elemento decorativo, de modo que el elemento se adhiera a las paredes de la cavidad. En algunas realizaciones, se puede omitir el adhesivo y el elemento se puede fijar en la cavidad mediante fijación mecánica: con puntas, por ejemplo. Las puntas pueden, por ejemplo, estar preformadas alrededor de la cavidad y pueden ser ligeramente deformables elásticamente, de modo que el elemento pueda ser empujado en su lugar entre las puntas.
Alternativamente, o adicionalmente, los elementos pueden colocarse en un material moldeable. En este caso, en lugar de o además de metal, la pieza base puede comprender una región de material moldeable, por ejemplo una arcilla compuesta de epoxi de dos componentes conocida como arcilla Epoxy. La arcilla epoxi se puede utilizar como base en la que incrustar uno o más elementos decorativos, lo que permite una aplicación versátil de elementos decorativos y una mayor flexibilidad en la apariencia del artículo de joyería de lo que sería posible con el uso de una pieza base totalmente metálica que tenga cavidades. Independientemente de la forma de la pieza base, el proceso utilizado para aplicar estos elementos decorativos a la pieza base es convencionalmente predominantemente, si no totalmente, manual, con un operador humano que aplica adhesivo si es necesario y utiliza herramientas especializadas para seleccionar y aplicar un elemento decorativo a la cavidad o a la arcilla epoxi. Estos procesos requieren mucho tiempo y tanto la velocidad de producción como la calidad del artículo terminado se ven afectadas por la concentración y la capacidad del operador.
Se sabe que se intenta automatizar aspectos de este proceso para superar los problemas asociados con la aplicación manual de elementos decorativos a las piezas base, pero el rendimiento de las máquinas utilizadas en estos procesos tiende a ser demasiado bajo para una utilización efectiva de la maquinaria. Además, estos procesos automatizados aún son propensos a producir artículos de joyería con problemas de calidad, lo que resulta en tiempos de inactividad de la máquina y en el descarte o reelaboración de los artículos.
Un dispositivo y un método de la técnica anterior para aplicar elementos decorativos a una pieza base se conocen, por ejemplo, en el vídeo de YouTube titulado “Denso Robots Placing Swarovski stones”, publicado el 08/02/2016 en el canal de youtube de densoroboticseurope, al que la EPO asignó el número XP054980081.
En los videos, un primer robot sostiene y mueve una pieza base mientras un segundo robot aplica piedras preciosas a la pieza base. Se conocen otros dispositivos y métodos a partir de documentos CH 703 200 A2, US 2016/199985 A1, US 2010/043193 A1 y EP 1116602 A1.
La presente invención pretende solucionar al menos algunos de los problemas antes mencionados.
Resumen de la invención
En este contexto, la invención se refiere a un aparato para aplicar automáticamente un elemento decorativo a una pieza base. El elemento decorativo es un elemento facetado, una perla o una cuenta. El aparato comprende: un aplicador de elementos configurado para aplicar el elemento decorativo en una dirección de aplicación en una ubicación de aplicación; un soporte móvil para soportar la pieza base, siendo el soporte movible por traslación y/o rotación a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación; una disposición de control y un sistema portador de pieza base. La disposición de control está configurado para: determinar o recibir información relacionada con una ubicación de elemento en la que se debe aplicar el elemento decorativo a la pieza base; provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación para alinear y/u orientar la ubicación de aplicación con la ubicación del elemento; y hacer que el aplicador de elementos decorativos aplique el elemento decorativo en la ubicación del elemento de la pieza base. El sistema portador de piezas base comprende una pluralidad de portapiezas, cada uno configurado para sujetar una pieza base, y un portador configurado para llevar la pluralidad de portapiezas. El aparato comprende además un área de presentación de piezas base para presentar piezas base en el sistema portador de piezas base y un área de trabajo en la que el aplicador de elementos aplica elementos decorativos a la pieza base. El soporte móvil comprende una característica de conexión configurado para acoplarse con una característica de conexión correspondiente o complementario de cada soporte para permitir la manipulación de cada portapiezas. El soporte móvil se puede mover entre el área de presentación de la pieza base y el área de trabajo para recuperar un portapiezas que sujeta una pieza base del portador del sistema de portador de pieza base y para transportar la pieza base desde el área de presentación de la pieza base al área de trabajo.
La disposición de control puede configurarse para provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos a lo largo y/o alrededor de un eje perpendicular a la dirección de aplicación para alinear y/u orientar la ubicación de la aplicación con la ubicación del elemento. La disposición de control puede configurarse para provocar simultáneamente una traslación y una rotación relativas entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos. La disposición de control puede configurarse para provocar el movimiento simultáneo del soporte y del aplicador de elementos decorativos.
La disposición de control puede configurarse para provocar el movimiento del soporte móvil entre el área de presentación de la pieza base y el área de trabajo para transportar una pieza base desde el área de presentación de la pieza base al área de trabajo.
El aparato puede comprender una ubicación de inserción de la pieza base, una ubicación de almacenamiento de la pieza base y un transportador de la pieza base configurado para transportar la pieza base desde la ubicación de inserción de la pieza base a la ubicación de almacenamiento de la pieza base. Opcionalmente, el transportador de piezas base está configurado para transportar una segunda pieza base desde la ubicación de inserción de la pieza base hasta la ubicación de almacenamiento de la pieza base cuando el aplicador de elementos decorativos está aplicando un elemento decorativo a una primera pieza base.
La disposición de control puede configurarse para hacer que el soporte móvil recupere una pieza base de un soporte de pieza base en el área de presentación de pieza base.
La característica de conexión del portapiezas y/o la pieza base puede comprender un hueco. La característica de conexión del portapiezas y/o la pieza base puede comprender un hueco cónico o troncocónico. La característica de conexión del soporte móvil puede comprender una saliente y, opcionalmente, una saliente conformada para complementar el hueco. La saliente puede ser sustancialmente cónica o troncocónica. El soporte móvil puede configurarse para acoplarse con la pieza base y/o el portapiezas en una dirección opuesta a la dirección de aplicación.
El aparato comprende una ubicación de recuperación de elementos en la que se presentan uno o más elementos decorativos al aplicador. El aplicador puede moverse entre la ubicación de recuperación y el área de trabajo para recuperar un elemento decorativo de la ubicación de recuperación de elementos y transportarlo al área de trabajo para su aplicación a la pieza base.
La disposición de control puede configurarse para provocar el movimiento del aplicador entre la ubicación de recuperación y el área de trabajo a fin de recuperar un elemento decorativo de la ubicación de recuperación de elementos y transportarlo al área de trabajo para su aplicación a la pieza base.
El aplicador puede estar configurado para recuperar un elemento decorativo de la ubicación de recuperación de elementos aplicando succión al elemento decorativo. El aplicador de elementos puede comprender un sensor de aplicación, el sensor de aplicación está configurado para detectar una fuerza con la que se aplica el elemento decorativo a la pieza base.
El aparato puede comprender además una región de presentación de elementos para presentar una pluralidad de elementos en un soporte de elementos.
En este caso, la región de presentación del elemento puede definir la ubicación de recuperación del elemento, de modo que el aplicador pueda moverse entre la región de presentación del elemento y el área de trabajo.
El aparato puede comprender además un recuperador de elementos configurado para recuperar un elemento del soporte de elementos y transportar el elemento a la ubicación de recuperación de elementos. En este caso, el aplicador puede configurarse para recuperar el elemento de la ubicación de recuperación de elementos.
El aplicador puede configurarse para recuperar el elemento del recuperador en la ubicación de recuperación del elemento. El aplicador puede estar configurado para recuperar el elemento desde un segundo soporte de elementos en la ubicación de recuperación de elementos.
El recuperador de elementos puede comprender un brazo recuperador configurado para girar el elemento decorativo desde una orientación de presentación a una orientación de aplicación durante el transporte. La orientación de la aplicación puede corresponder a una orientación del elemento decorativo cuando éste se ha aplicado a la pieza base.
La disposición de control puede configurarse para provocar la rotación del elemento decorativo desde la orientación de presentación a la orientación de aplicación durante el transporte. El recuperador de elementos puede configurarse para invertir el elemento decorativo, opcionalmente aproximadamente 180 grados. El recuperador de elementos puede ser un brazo recuperador que puede pivotar sobre un eje para mover el elemento decorativo desde el soporte del elemento hasta la ubicación de recuperación del elemento y para invertir el elemento decorativo. El recuperador de elementos puede configurarse para recuperar un elemento del soporte de elementos aplicando succión al elemento decorativo.
El elemento decorativo puede comprender una cara de presentación. En la orientación de presentación, la cara de presentación puede estar orientada hacia abajo, mientras que en la orientación de aplicación, la cara de presentación puede estar orientada hacia arriba. Si el elemento decorativo es un elemento facetado pulido, como un cristal o una piedra preciosa, la cara de presentación puede ser una faceta de mesa del elemento facetado pulido.
La disposición de control puede configurarse para seleccionar un elemento decorativo para aplicar en la ubicación del elemento. La disposición de control puede configurarse para determinar o recibir información relacionada con una característica de la pieza base en la ubicación del elemento, y para seleccionar un elemento decorativo para aplicar en la ubicación del elemento en función de la característica de la pieza base.
El aparato puede comprender además una región de presentación de elementos para presentar una pluralidad de elementos sobre un soporte de elementos, definiendo el soporte ubicaciones de presentación de elementos en las que se presentan los elementos. La disposición de control puede estar configurado para emitir una señal que haga vibrar el soporte para hacer que cada elemento decorativo de la pluralidad de elementos se ubique automáticamente en una ubicación de presentación de elementos respectiva.
El aparato puede comprender además un sistema sensor de elementos configurado para detectar una característica de los elementos decorativos, en el que la disposición de control puede estar configurado para provocar la recuperación de un elemento decorativo seleccionado del soporte en función de su característica de elemento decorativo. El sistema sensor de elementos puede configurarse para detectar una característica del elemento caracterizando el elemento directamente. Como alternativa o adicionalmente, el sistema sensor de elementos puede configurarse para detectar información relacionada con las características del elemento decorativo proporcionadas en un portador de información, como un código ID único. Si los elementos decorativos se proporcionan sobre un soporte de elementos decorativos, el portador de información puede proporcionarse sobre el soporte de elementos decorativos.
El aparato puede comprender además un sistema de regulación de adhesivo configurado para detectar o recibir información relacionada con una característica de la pieza base. La disposición de control puede configurarse para determinar la cantidad de adhesivo deseada para su aplicación en la ubicación del elemento en función de la característica de la pieza base.
La disposición de control puede configurarse para emitir una señal para hacer que un aplicador de adhesivo dispense la cantidad de adhesivo deseada en la ubicación del elemento. El aparato puede comprender un aplicador de adhesivo configurado para aplicar adhesivo en una ubicación de dispensación. La ubicación de dispensación puede corresponder a la ubicación de aplicación.
La disposición de control puede configurarse para provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de adhesivo para alinear y/u orientar la ubicación de dispensación con la ubicación del elemento de la pieza base.
El sistema de regulación del adhesivo puede comprender un sensor, que puede ser una cámara.
El aparato puede comprender un aplicador de adhesivo configurado para aplicar adhesivo a la ubicación del elemento de la pieza base. La disposición de control puede configurarse para enviar una instrucción al aplicador de adhesivo para dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base.
La característica de la pieza base puede ser una característica de una cavidad de la pieza base, en el que el aplicador de adhesivo está configurado para aplicar el adhesivo a la cavidad. La cavidad puede ser una cavidad configurada para recibir un elemento decorativo. La característica de la cavidad puede comprender uno o más de: un diámetro máximo de la cavidad; una rugosidad de una superficie interna de la cavidad; una profundidad de la cavidad; y un ángulo de una superficie interna de la cavidad. El diámetro máximo de la cavidad puede corresponder al diámetro de la cavidad en el punto más ancho de la cavidad.
La disposición de control puede configurarse para determinar la cantidad de adhesivo deseada en función adicional de una característica del adhesivo. Opcionalmente, la característica adhesiva es una viscosidad del adhesivo. El sistema de regulación del adhesivo puede comprender un sistema de prueba, y la característica del adhesivo puede determinarse en función de una prueba realizada utilizando el sistema de prueba.
La disposición de control puede configurarse para provocar que la recuperación del elemento del soporte del elemento y la aplicación de adhesivo a la ubicación del elemento ocurran sustancialmente de manera simultánea.
El aparato puede comprender un sistema sensor de elementos configurado para detectar una característica de un elemento decorativo que se aplicará a la pieza base. La disposición de control puede configurarse para determinar la cantidad de adhesivo deseada en función de la característica del elemento decorativo.
La característica del elemento decorativo puede comprender uno o más de los siguientes: una orientación del elemento decorativo; una redondez del elemento decorativo; un color del elemento decorativo; y un diámetro máximo del elemento decorativo.
El sistema sensor de elementos puede comprender un segundo sensor. El segundo sensor puede ser una cámara. El sensor del sistema sensor de elementos puede ser diferente a un sensor del sistema de regulación del adhesivo.
El diámetro máximo del elemento decorativo puede corresponder al diámetro del elemento decorativo en el punto más ancho del elemento decorativo. El punto más ancho del elemento decorativo puede ser el punto más ancho del elemento decorativo visto por el segundo sensor. El sistema sensor de elementos puede comprender además un espejo para proporcionar una línea de visión desde la cámara hasta el elemento decorativo. El sistema sensor de elementos puede configurarse para detectar la característica del elemento decorativo sustancialmente de manera simultánea a la detección por parte del sistema de regulación del adhesivo de la característica de la pieza base.
El sistema de regulación de adhesivo puede configurarse para evaluar si hay exceso de adhesivo y/o para detectar una ubicación u orientación del elemento decorativo aplicado con respecto a la pieza base. La disposición de control puede configurarse para hacer que la cámara del sistema de regulación de adhesivo tome una primera imagen de la pieza base antes de aplicar el adhesivo para detectar la característica de la pieza base, y tome una segunda imagen de la pieza base después de que se hayan aplicado el adhesivo y el elemento decorativo, para realizar la verificación de control de calidad. En el caso de que el sistema de regulación de adhesivo detecte un exceso de adhesivo, la disposición de control puede configurarse para realizar una o más de las siguientes: marcar la pieza base para volver a trabajarla, emitir una alerta a un operador y/o marcar la pieza base para desecharla.
La disposición de control puede configurarse: para determinar o recibir información relacionada con una primera ubicación de elemento de la pieza base en la que se debe aplicar un primer elemento decorativo a la pieza base; para provocar un movimiento relativo entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos para alinear la ubicación de aplicación con la ubicación del primer elemento; y para hacer que el aplicador de elementos decorativos aplique el primer elemento decorativo en la ubicación del primer elemento; y luego: para determinar o recibir información relacionada con una segunda ubicación de elemento de la pieza base en la que se debe aplicar un segundo elemento decorativo a la pieza base; para provocar un movimiento relativo entre el soporte y el aplicador de elementos decorativos para alinear la ubicación de aplicación con la ubicación del segundo elemento; y para hacer que el aplicador de elementos decorativos aplique el elemento decorativo en la segunda ubicación de elemento de la pieza base.
La disposición de control puede configurarse: para hacer que el aplicador de adhesivo aplique adhesivo a una primera ubicación de elemento de la pieza base; y para hacer que el aplicador de elementos aplique un primer elemento decorativo al adhesivo en la primera ubicación de elemento; y luego para hacer que el aplicador de adhesivo aplique adhesivo a una segunda ubicación de elemento de la pieza base; y para hacer que el elemento aplique un segundo elemento decorativo al adhesivo en la segunda ubicación de elemento.
La pieza base puede tener una característica de referencia principal común a todas las piezas base de ese tipo y el aparato puede comprender además un sistema de sensor de alineación configurado para detectar la característica de referencia principal. La disposición de control puede configurarse para determinar un desplazamiento entre una ubicación y/u orientación de una característica de referencia principal detectada y una ubicación y/u orientación de destino, y alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación de destino.
La disposición de control puede configurarse para provocar un movimiento relativo entre el soporte móvil y el aplicador para alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación del objetivo. Por ejemplo, la disposición de control puede configurarse para provocar el movimiento del soporte móvil para alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación del objetivo.
El sistema sensor de alineación puede incluir una cámara, la cámara está configurada para obtener imágenes de la característica de referencia principal.
La disposición de control puede estar configurado para almacenar o recibir información relacionada con un modelo base de la pieza base, incluyendo el modelo base información relacionada con uno o más parámetros secundarios del modelo base y una pluralidad de ubicaciones de elementos en el modelo base. Se puede configurar un sistema de sensor de alineación para detectar un parámetro secundario relacionado con un área seleccionada de la pieza base y para transmitir información relacionada con el parámetro secundario detectado a la disposición de control. La disposición de control puede configurarse para determinar una desviación entre el parámetro secundario detectado y un parámetro secundario correspondiente del modelo base, y para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada de la pieza base basándose en la desviación, el modelo actualizado comprende ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada de la pieza base.
El parámetro secundario puede ser uno o más de los siguientes: una diferencia entre una ubicación de una primera característica de referencia secundaria en un área seleccionada de la pieza base y una ubicación de una segunda característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base; una diferencia entre una orientación de una primera característica de referencia secundaria en un área seleccionada de la pieza base y una orientación de una segunda característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base; y un parámetro estadístico o matemático relacionado con una característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base. Una de las características de referencia secundarias puede estar definida por la característica de referencia principal.
El sistema de sensor de alineación puede comprender una cámara, y la cámara puede estar configurada para tomar imágenes de al menos una parte de la pieza base para determinar el parámetro secundario de la pieza base. Cuando el parámetro secundario se relaciona con una característica de referencia secundaria, la cámara puede configurarse para obtener imágenes de la característica de referencia secundaria. La cámara que está configurada para obtener imágenes de la característica de referencia secundaria puede ser la misma que la cámara configurada para obtener imágenes de la característica de referencia principal.
La característica de referencia secundaria o cada característica de referencia secundaria puede seleccionarse del grupo que consiste en las siguientes características: una disposición de una o más cavidades; una característica moldeada de la pieza base, o un contorno o perfil de la pieza base.
La disposición de control puede configurarse para hacer que el aplicador de elementos decorativos aplique un elemento decorativo a la pieza base en una ubicación de elemento actualizada basado el modelo actualizado.
El sistema de sensor puede configurarse para detectar un parámetro secundario adicional relacionado con un área adicional seleccionada de la pieza base, y para transmitir información relacionada con el parámetro secundario adicional detectado a la disposición de control. La disposición de control puede configurarse para determinar una desviación entre el parámetro secundario detectado adicionalmente y el parámetro secundario correspondiente del modelo base, y para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada adicionalmente de la pieza base basándose en la desviación, opcionalmente comprende el modelo actualizado ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada adicionalmente de la pieza base.
La disposición de control puede configurarse para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada de la pieza base escalando el modelo base en función de la desviación entre el parámetro secundario detectado y el parámetro secundario correspondiente del modelo base.
La invención también se extiende a un método para fabricar un artículo, el artículo comprende una pluralidad de elementos decorativos en ubicaciones de elementos respectivas, en el que los elementos decorativos son elementos facetados, perlas o cuentas. El método comprende a) proporcionar un aplicador de elementos configurado para aplicar un elemento decorativo en una dirección de aplicación en una ubicación de aplicación; b) proporcionar una pieza base que define la pluralidad de ubicaciones de elementos; c) soportar la pieza base utilizando un soporte móvil; d) provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte móvil y el aplicador de elementos a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación para alinear y/u orientar la ubicación de aplicación con una ubicación de elemento; y e) hacer que el aplicador de elementos aplique un elemento decorativo en la ubicación de elemento de la pieza base. El método comprende además: proporcionar un sistema portador de piezas base que comprende una pluralidad de portapiezas, cada uno configurado para sujetar una pieza base, y un portador configurado para llevar la pluralidad de portapiezas, en el que el soporte móvil comprende una característica de conexión configurada para acoplarse con una característica de conexión correspondiente o complementaria del portapiezas para permitir la manipulación de cada portapiezas; y mover el soporte móvil para recuperar un portapiezas que sostiene una pieza base del portador del sistema portador de piezas base dentro de un área de presentación de la pieza base, y para transportar la pieza base a un área de trabajo, donde el aplicador de elementos aplica elementos decorativos a la pieza base.
El método puede comprender determinar ubicaciones de elementos en la pieza base utilizando una disposición de control, o suministrar información relacionada con las ubicaciones de los elementos a una disposición de control. El método puede comprender provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de elementos utilizando la disposición de control, y opcionalmente hacer que el aplicador de elementos aplique el elemento decorativo en la ubicación del elemento de la pieza base utilizando la disposición de control.
El método puede comprender proporcionar un aplicador de adhesivo configurado para dispensar adhesivo en una ubicación de dispensación. El método puede comprender dispensar adhesivo para asegurar el elemento decorativo a la pieza base. El método puede comprender provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte y el aplicador de adhesivo para alinear y/u orientar la ubicación de dispensación con la ubicación del elemento, y dispensar adhesivo a una ubicación del elemento de la pieza base, haciendo opcionalmente que el aplicador de elementos aplique un elemento decorativo al adhesivo en la ubicación del elemento. El método puede comprender: detectar una característica de la pieza base utilizando un sensor; y determinar una cantidad de adhesivo deseada en función de la característica de la pieza base; y opcionalmente, dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base.
El método puede comprender recuperar el elemento decorativo de una región de presentación de elementos antes de aplicar el elemento decorativo a la ubicación del elemento.
El método puede comprender determinar una ubicación del elemento en el que se aplicará el elemento decorativo a la pieza base. La pieza base puede tener una característica de referencia principal común a todas las piezas base de ese tipo y el método puede comprender: detectar información asociada con la característica de referencia principal; y determinar la ubicación del elemento en el que se debe aplicar el elemento decorativo a la pieza base en función de dicha información. El método puede comprender: detectar una característica de referencia principal en la pieza base; determinar un desplazamiento entre una ubicación y/u orientación de la característica de referencia principal detectada y una ubicación y/u orientación objetivo; y provocar el movimiento del soporte para alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación objetivo. La etapa de detectar la característica de referencia principal puede incluir la toma de imágenes de la característica de referencia principal utilizando una cámara. La etapa de determinar un desplazamiento entre la ubicación y/u orientación de la característica de referencia principal y una ubicación y/u orientación de destino puede comprender el procesamiento de la imagen utilizando una disposición de control.
El método puede comprender presentar el elemento decorativo en una orientación de presentación en la región de presentación y aplicar el elemento decorativo a la ubicación del elemento en una orientación de aplicación que es una inversión de la orientación de presentación. El método puede comprender invertir el elemento decorativo a medida que se transporta desde la región de presentación a la ubicación del elemento.
La disposición de control puede comprender múltiples controladores, cada controlador configurado para efectuar uno o más aspectos de la función de la disposición de control. Alternativamente, la disposición de control puede comprender un único controlador configurado para efectuar todos los aspectos de la función de la disposición de control.
De acuerdo con otro aspecto la invención reside en un sistema de soporte de una pieza base para permitir el transporte de la pieza base a una región de trabajo de una máquina para la aplicación de elementos decorativos a la pieza base. El sistema comprende un portapiezas configurado para sujetar una pieza base y un portador configurado para llevar el portapiezas. El portapiezas comprende una característica de conexión que está configurado para conectarse con una característica de conexión correspondiente de un soporte móvil de la máquina para conectar el portapiezas al soporte móvil de modo que el soporte móvil pueda transportar el portapiezas a la región de trabajo de la máquina. Por ejemplo, la característica de conexión puede estar diseñada de manera que sea conectable a una característica de conexión correspondiente de un soporte móvil.
El sistema puede comprender una pluralidad de portapiezas. Cada portapiezas puede estar configurado para contener una pieza base respectiva, y el portador puede estar configurado para soportar la pluralidad de portapiezas. Cada portapiezas puede incluir una característica de conexión. La característica de conexión de cada portapiezas puede ser la misma.
El portapiezas y el portador pueden comprender cada uno característica de acoplamiento cooperantes que están configuradas para engancharse para asegurar el portapiezas al portador y para desengancharse para permitir la extracción del portapiezas del portador.
El portapiezas puede comprender una pluralidad de características de acoplamiento y/o el portador puede comprender una pluralidad de características de acoplamiento. El número de características de acoplamiento del portapiezas puede corresponder al número de características de acoplamiento del portador.
Las características de participación cooperativa pueden incluir características de participación cooperativa masculina y femenina.
La característica de acoplamiento del portapiezas puede comprender una o más salientes que sobresalen de un cuerpo principal del portapiezas, y/o la característica de acoplamiento del portador puede comprender uno o más huecos configurados para recibir las salientes en el portapiezas.
El número de huecos de la característica de cooperación puede corresponder al número de salientes de la característica de acoplamiento.
Cada saliente puede configurarse para asentarse en un hueco respectivo cuando el portador transporta el portapiezas. Los espacios entre las salientes del portapiezas pueden ser los mismos que los espacios entre los huecos del portador. En particular, las salientes pueden tener un espaciado angular relativo que corresponde al espaciado angular relativo de los huecos, de modo que las salientes y los huecos se pueden alinear para permitir que las salientes descansen en los huecos.
La característica de conexión correspondiente del soporte de pieza base móvil se puede configurar para conectarse con la característica de conexión del portapiezas cuando el soporte de pieza base móvil se mueve en una dirección de conexión. La característica de acoplamiento del portapiezas puede configurarse para desengancharse de la característica de acoplamiento respectiva del portador cuando el portapiezas se mueve en una dirección de desenganche. La dirección de desacoplamiento y la dirección de conexión pueden ser la misma dirección.
La característica de conexión correspondiente del soporte de pieza base móvil puede comprender una o más características de bloqueo y la característica de conexión del portapiezas puede comprender uno o más huecos de bloqueo, las características de bloqueo están configuradas para acoplarse con los huecos de bloqueo. Los elementos de bloqueo pueden adoptar la forma de una o más orejetas salientes. Los huecos de bloqueo pueden proporcionarse como canales.
El portador puede incluir una función de retiro configurada para permitir que el portapiezas sea retirado del portador.
El portapiezas puede configurarse para retirarse del portador en una dirección de retirada opuesta a las direcciones de desacoplamiento y conexión.
El portador puede comprender una abertura, la abertura está configurada para rodear una parte del portapiezas, de tal manera que el portapiezas se extiende a través del portador cuando el portapiezas es llevado por el portador.
Cuando el portapiezas está dispuesto en el portador para extenderse a través de la abertura, la característica de conexión en el portapiezas puede estar ubicado debajo del portador.
La función de extracción puede comprender una o más aberturas que se extienden desde la abertura. Las aberturas pueden extenderse radialmente desde la apertura.
Los espacios entre las salientes del portapiezas pueden ser los mismos que los espacios entre las aberturas del portador, de modo que, cuando las salientes y las aberturas están alineadas, el cuerpo y las salientes del portapiezas se pueden retirar a través de la abertura y las aberturas del portador.
El número de aberturas puede corresponder al número de huecos. La o las aberturas pueden estar desplazadas rotacionalmente con respecto a los huecos o ranuras. Cada abertura puede estar desplazada rotacionalmente con respecto a su respectivo hueco en el mismo grado.
La abertura puede tener una forma que corresponda al perfil exterior del portapiezas.
El sistema puede comprender una pluralidad de portapiezas. La pluralidad de portapiezas puede incluir un primer portapiezas configurado para sujetar una primera pieza base y un segundo portapiezas configurado para sujetar una segunda pieza base, en la que la primera y la segunda pieza base son diferentes.
La interfaz entre el primer portapiezas y la primera pieza base puede ser diferente de la interfaz entre el segundo portapiezas y la segunda pieza base. La región de sujeción de la pieza base del primer portapiezas puede ser diferente de la región de sujeción de la pieza base del segundo portapiezas. El primer portapiezas puede estar configurado para sostener la primera pieza base por encima del portador, y el segundo portapiezas puede estar configurado para sostener la segunda pieza base debajo del portador.
El portapiezas puede estar configurado para contener una primera pieza base y una tercera pieza base, en la que la primera y la tercera pieza base son diferentes. El portapiezas puede configurarse para sujetar una primera pieza base y una tercera pieza base simultáneamente.
El portador puede comprender una o más aberturas alargadas para que un operador pueda manipularlo.
El sistema puede comprender una pluralidad de portadores, cada uno de ellos configurado para transportar un portapiezas. Cada portador de la pluralidad de portadores puede comprender una característica saliente y una característica receptora, de tal manera que la pluralidad de portadores está configurada para apilarse.
El portapiezas puede comprender un dispositivo de sujeción para sujetar la respectiva pieza base al portapiezas. El dispositivo de sujeción puede comprender una palanca de sujeción y una pieza de sujeción. La palanca de sujeción puede disponerse en una configuración desactivada en la que la pieza de sujeción no sujeta la pieza base y en una configuración activada en la que la pieza de sujeción sujeta la pieza base. La pieza base puede ser una pieza base anular y la pieza de sujeción puede tener una superficie de sujeción anular contra la cual se sujeta la pieza base. La pieza de sujeción puede configurarse de tal manera que el diámetro exterior de la superficie de sujeción anular aumente cuando la palanca de sujeción se mueve desde la posición abierta a la posición cerrada. El portapiezas puede comprender una porción de cuerpo y el dispositivo de sujeción puede ser giratorio con respecto a la porción de cuerpo.
El portapiezas puede comprender una primera sección configurada para ubicarse por encima del portador cuando el portapiezas es sostenido por el portador, y una segunda sección configurada para ubicarse por debajo del portador cuando el portapiezas es sostenido por el portador, y en el que la característica de conexión está ubicada en la segunda sección del portapiezas.
La característica de conexión puede definirse en la parte inferior de la segunda sección. la característica de conexión del portapiezas puede ser macho o hembra. la característica de conexión del portapiezas puede incluir un hueco.
El portapiezas puede comprender una región de sujeción de pieza base para sujetar la pieza base, y la región de sujeción de pieza base puede estar dispuesta en la primera porción del portapiezas.
El hueco puede disponerse en una base del portapiezas, de modo que quede orientado hacia abajo cuando el portador lleva el portapiezas.
El hueco puede ser sustancialmente cónico o troncocónico. La característica de conexión de la máquina puede incluir una saliente diseñada para complementar el hueco. La saliente puede ser sustancialmente cónica o troncocónica.
La invención también se extiende a una máquina para aplicar automáticamente elementos decorativos a una pieza base sujeta en un portapiezas, la máquina comprende: una región de recepción de pieza base para recibir el portador y los portapiezas y piezas base asociados del sistema anterior; y un soporte movible que comprende una característica de conexión que está configurada para acoplarse con la característica de conexión en el portapiezas para conectar el portapiezas al soporte movible; en el que el soporte movible es movible entre la región de recepción de pieza base y la región de trabajo.
El soporte móvil puede estar configurado para moverse en una o más direcciones y/o girar en uno o más grados de libertad de rotación para retirar el portapiezas del portador.
El soporte móvil puede estar configurado para moverse en una primera dirección para desenganchar el portapiezas del portador, para girar alrededor de un eje paralelo a la primera dirección y para moverse en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para retirar el portapiezas del portador.
El soporte móvil puede ser un brazo manipulador.
La invención se extiende además a un método para transportar una pieza base a una región de trabajo de una máquina para la aplicación de elementos decorativos a la pieza base, teniendo la máquina un soporte móvil. El método comprende: montar una pieza base en un portapiezas; montar el portapiezas en un transportador, el portapiezas comprende una característica de conexión; disponer el transportador y el portapiezas montado en la máquina; conectar una característica de conexión correspondiente del soporte móvil con la característica de conexión del portapiezas para conectar el portapiezas al soporte móvil; y, utilizando el soporte móvil: retirar el portapiezas del transportador; y transportar el portapiezas a la región de trabajo de la máquina.
Al menos una parte de la etapa de retirar el portapiezas del transportador puede comprender mover el soporte móvil y el portapiezas en una dirección de desacoplamiento. La etapa de conectar la característica de conexión del soporte móvil con la característica de conexión del portapiezas puede comprender mover el soporte móvil en una dirección de conexión. En este caso, la dirección de desacoplamiento y la dirección de conexión pueden ser la misma dirección y, opcionalmente, pueden ser una dirección hacia arriba.
La etapa de conectar la característica de conexión correspondiente del soporte móvil a la característica de conexión del portapiezas puede ocurrir sustancialmente de manera simultánea con la etapa de desacoplar el portapiezas del transportador utilizando el brazo manipulador.
La extracción del portapiezas del portador utilizando el soporte móvil puede comprender: mover el soporte móvil y el portapiezas en una dirección de desacoplamiento; girar el portapiezas con respecto al portador; y mover el soporte móvil y el portapiezas en una dirección de retirada opuesta a la dirección de desacoplamiento.
La invención se extiende además a un método de fabricación de un artículo, el artículo comprende una pluralidad de elementos decorativos en ubicaciones de elementos respectivas. El método comprende: transportar una pieza base a una región de trabajo de una máquina de acuerdo con el método descrito anteriormente y aplicar un elemento decorativo a una ubicación del elemento en la pieza base en la región de trabajo de la máquina.
De acuerdo con un aspecto adicional, la invención reside en un sistema para presentar una pluralidad de elementos decorativos para la aplicación automática de los elementos decorativos a una pieza base. El sistema comprende: un sistema de sensores configurado para detectar una característica de los elementos decorativos; un soporte configurado para soportar los elementos decorativos, el soporte configurado para proporcionar una línea de visión desde el sistema de sensores hasta los elementos decorativos; un recuperador de elementos decorativos configurado para recuperar los elementos decorativos del soporte; y un controlador configurado para hacer que el recuperador de elementos decorativos recupere un elemento decorativo seleccionado del soporte en función de su característica de elemento decorativo.
El controlador puede estar configurado para provocar el movimiento del soporte y/o del recuperador de elementos decorativos para alinear el recuperador de elementos decorativos con un elemento decorativo, para recuperar el elemento del soporte.
La característica del elemento decorativo puede ser una o más de las siguientes: una presencia del elemento decorativo; una orientación del elemento decorativo; un parámetro de forma del elemento decorativo, tal como una redondez del elemento decorativo; un color del elemento decorativo; un parámetro de calidad de superficie del elemento decorativo; una o más dimensiones del elemento decorativo, tal como un diámetro máximo del elemento decorativo; y una relación de aspecto del elemento decorativo.
En el caso de que la característica del elemento decorativo sea una orientación del elemento decorativo, el sensor puede estar configurado para detectar si el elemento decorativo está en una orientación de presentación. La orientación de presentación puede ser una inversión de una orientación de aplicación del elemento decorativo cuando el elemento decorativo se ha aplicado a la pieza base.
El diámetro máximo del elemento decorativo puede corresponder al diámetro del elemento decorativo en el punto más ancho del elemento decorativo.
La característica del elemento decorativo puede ser un grado de relleno del soporte. La tasa de llenado del soporte puede ser un número de regiones de elementos predeterminados que soportan un elemento decorativo respectivo.
El controlador puede estar configurado para provocar el movimiento del soporte en una primera dirección y el movimiento del recuperador de elementos decorativos en una segunda dirección, siendo la primera y la segunda dirección perpendiculares.
El sistema de sensores puede ser un sistema de procesamiento de imágenes. El sistema de sensores puede incluir una cámara.
El soporte puede comprender una base. La base del soporte puede configurarse para proporcionar la línea de visión desde el sistema de sensores hasta el elemento decorativo a través de la base. En este caso, la línea de visión puede proporcionarse desde un lado de la base opuesto al elemento decorativo.
El soporte puede ser al menos parcialmente transparente para proporcionar la línea de visión desde el sistema de sensores hasta el elemento decorativo.
El controlador puede configurarse para controlar un sistema de aplicación de adhesivo. En este caso, el controlador puede configurarse para determinar la cantidad deseada de adhesivo que debe aplicar el sistema de aplicación de adhesivo a la pieza base en función de la característica del elemento decorativo.
El soporte puede definir ubicaciones de presentación de elementos en las que se presentan los elementos para que el sistema de sensores los detecte y el recuperador de elementos los recupere.
El controlador puede estar configurado para provocar el movimiento del soporte y/o del recuperador de elementos decorativos para alinear el recuperador de elementos decorativos con una ubicación de presentación de elementos para recuperar un elemento de la ubicación de presentación de elementos.
Las ubicaciones de presentación de los elementos pueden estar definidas por huecos o aberturas en el soporte.
La línea de visión puede proporcionarse a través de una base del hueco o abertura.
El controlador puede estar configurado para emitir una señal para hacer que el soporte vibre, para hacer que cada elemento decorativo de la pluralidad de elementos decorativos se ubique automáticamente en una ubicación de presentación de elementos respectiva. El sistema puede comprender un actuador dispuesto para efectuar la vibración del soporte al recibir la señal del controlador.
El soporte puede comprender una base, y una base del soporte puede ser al menos parcialmente transparente. Los huecos o aberturas para los lugares de presentación de los elementos podrán estar previstos en la base. La base puede ser transparente sólo en los huecos.
El sistema de sensor puede comprender un espejo configurado para proporcionar al sistema de procesamiento de imágenes o a la cámara una línea de visión hacia la pluralidad de elementos. Al menos una parte del soporte puede colocarse entre los elementos decorativos y la cámara y/o entre los elementos decorativos y el espejo. En particular, la base del soporte puede situarse entre los elementos decorativos y la cámara y/o entre los elementos decorativos y el espejo.
El sistema puede comprender una o más fuentes de luz. El soporte puede colocarse entre un sistema de sensores y una primera fuente de luz. El sistema puede comprender una segunda fuente de luz colocada en el mismo lado del soporte que el sistema sensor. En particular, la segunda fuente de luz puede estar debajo del soporte.
El recuperador de elementos decorativos puede estar configurado para recuperar el elemento decorativo del soporte en un lado del soporte opuesto al sistema de sensores. Por ejemplo, el recuperador de elementos decorativos puede estar configurado para recuperar el elemento decorativo desde arriba del soporte, y el sistema de sensores puede estar posicionado debajo del soporte.
El recuperador de elementos decorativos puede configurarse para invertir el elemento decorativo después de recuperarlo del soporte del elemento. Para este fin, el recuperador de elementos decorativos puede ser un brazo recuperador de elementos que puede pivotar sobre un eje para mover el elemento decorativo desde el soporte de elementos hasta una ubicación de entrega y para invertir el elemento decorativo.
El recuperador de elementos decorativos puede configurarse para invertir el elemento decorativo desde una orientación de presentación a una orientación de aplicación, correspondiendo la orientación de aplicación a una orientación del elemento decorativo cuando el elemento decorativo se aplica a la pieza base.
El elemento decorativo puede ser un chatón.
La invención se extiende también a un aparato para aplicar automáticamente un elemento decorativo a una pieza base, el aparato comprende el sistema descrito anteriormente para presentar una pluralidad de elementos decorativos para la aplicación automática de los elementos decorativos a una pieza base, y un aplicador de elementos para aplicar los elementos decorativos a la pieza base.
El aplicador de elementos puede configurarse para recuperar un elemento decorativo del soporte y aplicar el elemento decorativo a la pieza base. Alternativamente o adicionalmente, el aparato puede comprender un recuperador de elementos decorativos configurado para recuperar un elemento decorativo del soporte y pasar el elemento decorativo al aplicador de elementos para su aplicación a la pieza base.
La invención se extiende además a un método de selección de un elemento decorativo para la aplicación automática del elemento decorativo a una pieza base. El método comprende: soportar una pluralidad de elementos decorativos sobre un soporte, proporcionando el soporte una línea de visión desde un sensor hasta el elemento decorativo; detectar una característica de los elementos decorativos utilizando el sensor; y recuperar selectivamente un elemento decorativo del soporte en función de la característica del elemento decorativo.
La invención se extiende aún más a un método de fabricación de un artículo, el artículo comprende una pluralidad de elementos decorativos en ubicaciones de elementos respectivas. El método comprende: proporcionar una pieza base que define la pluralidad de ubicaciones de elementos; soportar una pluralidad de elementos decorativos sobre un soporte, proporcionar el soporte una línea de visión desde un sensor a los elementos decorativos; detectar una característica de los elementos decorativos utilizando el sensor; recuperar selectivamente un elemento decorativo del soporte en función de la característica del elemento decorativo; aplicar el elemento decorativo recuperado a la pieza base en la ubicación del elemento.
En otro aspecto, la invención reside en un sistema para dispensar adhesivo para asegurar un elemento decorativo a una pieza base, el sistema comprende : un aplicador de adhesivo para aplicar adhesivo a la pieza base; un primer sistema de sensor configurado para detectar una característica de la pieza base; y un controlador configurado para determinar una cantidad de adhesivo deseada en función de la característica de la pieza base, y para instruir al aplicador de adhesivo para dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base.
La característica de la pieza base puede ser una característica de una cavidad de la pieza base. En este caso, el aplicador de adhesivo puede configurarse para aplicar adhesivo a la cavidad. La cavidad puede ser una cavidad configurada para recibir un elemento decorativo. La característica de la cavidad puede comprender uno o más de los siguientes: un diámetro máximo de la cavidad; una rugosidad de una superficie interna de la cavidad; una profundidad de la cavidad; y un ángulo de una superficie interna de la cavidad. El diámetro máximo de la cavidad puede corresponder al diámetro de la cavidad en el punto más ancho de la cavidad.
El primer sistema de sensores puede comprender una cámara.
El procesador puede configurarse para determinar la cantidad de adhesivo deseada en función de una característica del adhesivo, como por ejemplo la viscosidad del adhesivo. El sistema puede comprender un sistema de prueba, y la característica adhesiva puede determinarse en función de una prueba realizada utilizando el sistema de prueba.
El sistema puede comprender un segundo sistema de sensores configurado para detectar una característica de un elemento decorativo que se va a aplicar a la pieza base. El procesador puede configurarse para determinar la cantidad de adhesivo deseada en función de la característica del elemento decorativo.
El segundo sistema de sensores puede ser diferente del primer sistema de sensores. El segundo sistema de sensores puede comprender un segundo sensor. El segundo sensor puede estar constituido por una cámara.
La característica del elemento decorativo puede comprender uno o más de los siguientes: un diámetro máximo del elemento decorativo; y una redondez del elemento decorativo.
El diámetro máximo del elemento decorativo puede corresponder al diámetro del elemento decorativo en el punto más ancho del elemento decorativo. El punto más ancho del elemento decorativo puede ser el punto más ancho del elemento decorativo visto por el segundo sensor.
El segundo sistema de sensor puede estar configurado para detectar la característica del elemento decorativo sustancialmente de manera simultánea a la detección por parte del primer sistema de sensor de la característica de la pieza base.
El primer sistema de sensor puede configurarse además para realizar una verificación de control de calidad en la región del adhesivo aplicado después de que se hayan aplicado tanto el adhesivo como el elemento decorativo.
El sistema puede configurarse para evaluar si hay exceso de adhesivo y/o para detectar una ubicación u orientación del elemento decorativo con respecto a la pieza base.
El controlador puede configurarse para hacer que la primera cámara del primer sistema de sensor tome una primera imagen de la pieza base antes de que se aplique el adhesivo para detectar la característica de la pieza base, y para tomar una segunda imagen de la pieza base después de que se hayan aplicado el adhesivo y el elemento decorativo, para realizar la verificación de control de calidad.
Cuando el aplicador de adhesivo ha dispensado la cantidad deseada de adhesivo a la pieza base y se ha aplicado el elemento decorativo al adhesivo, el primer sistema de sensor puede configurarse para detectar el exceso de adhesivo.
En el caso de que el primer sistema de sensor detecte exceso de adhesivo, el procesador puede configurarse para realizar una o más de las siguientes acciones: marcar la pieza base para volver a trabajarla; emitir una alerta a un operador; marcar la pieza base para desecharla.
El sistema puede comprender además un aplicador de elementos decorativos, configurado para aplicar un elemento decorativo al adhesivo. El procesador puede configurarse para seleccionar un elemento decorativo para aplicar al adhesivo dependiendo de la característica de la pieza base.
La invención también se extiende a un método para dispensar adhesivo para fijar un elemento decorativo a una pieza base. El método comprende: detectar una característica de la pieza base; determinar una cantidad de adhesivo deseada en función de la característica de la pieza base; dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base.
La invención se extiende además a un método para fabricar un artículo decorativo, el método comprende : proporcionar una pieza base; detectar una característica de la pieza base; determinar una cantidad de adhesivo deseada en función de la característica de la pieza base; dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base; aplicar un elemento decorativo al adhesivo dispensado para adherir el elemento decorativo a la pieza base.
En otro aspecto más, la invención reside en un sistema de alineación de una pieza base para la aplicación automática de un elemento decorativo a la pieza base, teniendo la pieza base una característica de referencia principal común a todas las piezas base de ese tipo. El sistema comprende un soporte móvil para sostener la pieza base; un sistema de sensores configurado para detectar la característica de referencia principal; y un controlador configurado para: determinar un desplazamiento entre una ubicación y/u orientación de la característica de referencia principal detectada y una ubicación y/u orientación de destino; y alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación de destino.
La característica de referencia principal puede ocurrir una vez para una pieza base respectiva.
El sistema de sensores puede comprender un sensor, que puede ser una cámara. La distancia entre un sensor del sistema de sensores y la pieza base puede estar entre 10 mm y 30 mm, opcionalmente aproximadamente 20 mm.
La característica de referencia principal puede seleccionarse de un grupo que comprende: una disposición de una o más cavidades; una característica moldeada en la pieza base; o un contorno o perfil de la pieza base.
La característica de referencia principal puede ser una disposición predeterminada de una pluralidad de cavidades.
El controlador puede estar configurado para almacenar o recibir información relacionada con un modelo base de la pieza base, incluyendo el modelo base información relacionada con uno o más parámetros secundarios del modelo base y una pluralidad de ubicaciones de elementos en el modelo base. El sistema de sensor puede configurarse para detectar un parámetro secundario relacionado con un área seleccionada de la pieza base y para transmitir información relacionada con el parámetro secundario detectado al controlador. El controlador puede configurarse para determinar una desviación entre el parámetro secundario detectado y un parámetro secundario correspondiente del modelo base, y para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada de la pieza base basándose en la desviación, el modelo actualizado comprende ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada de la pieza base.
El parámetro secundario puede seleccionarse del grupo que comprende: una diferencia entre una ubicación de una primera característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base y una ubicación de una segunda característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base; una diferencia entre una orientación de una primera característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base y una orientación de una segunda característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base; y un parámetro estadístico o matemático relacionado con una característica de referencia secundaria en el área seleccionada de la pieza base.
Una de las características de referencia secundarias puede estar definida por la característica de referencia principal.
La o cada característica de referencia secundaria puede seleccionarse del grupo que comprende las siguientes características: una disposición de una o más cavidades; una característica moldeada de la pieza base, o un contorno o perfil de la pieza base.
El sistema de sensor puede configurarse para detectar un parámetro secundario adicional relacionado con un área adicional seleccionada de la pieza base y para transmitir información relacionada con el parámetro secundario adicional detectado al controlador. El controlador puede configurarse para determinar una desviación entre el parámetro secundario detectado adicionalmente y el parámetro secundario correspondiente de un área correspondiente del modelo base, y para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada adicionalmente de la pieza base basándose en la desviación, el modelo actualizado comprende ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada adicionalmente de la pieza base.
El sistema puede comprender un aplicador de elementos decorativos para aplicar el elemento decorativo a la pieza base, y el controlador puede estar configurado para hacer que el aplicador aplique un elemento decorativo a la pieza base en una ubicación de elemento actualizada basado el modelo actualizado.
La invención también se extiende a un método de alineación de una pieza base para la aplicación automática de un elemento decorativo a la pieza base, teniendo la pieza base una característica de referencia principal común a todas las piezas base de ese tipo. El método comprende: disponer la pieza base sobre un soporte móvil; detectar la característica de referencia principal en la pieza base; determinar un desplazamiento entre una ubicación y/u orientación de la característica de referencia principal detectada y una ubicación y/u orientación objetivo; y alinear la característica de referencia principal con la ubicación y/u orientación objetivo.
La etapa de localizar la característica de referencia principal en la pieza base puede implicar la toma de imágenes de la característica de referencia principal utilizando una cámara. La etapa de determinar un desplazamiento entre la ubicación y/u orientación de la característica de referencia principal y una ubicación y/u orientación de destino puede comprender el procesamiento de la imagen utilizando un controlador.
El método puede comprender la determinación de una pluralidad de ubicaciones de elementos en la pieza base mediante: la detección de un parámetro secundario relacionado con un área seleccionada de la pieza base; la determinación de una desviación entre el parámetro secundario detectado y un parámetro secundario correspondiente de un modelo base, incluyendo el modelo base información relacionada con una pluralidad de ubicaciones de elementos en el modelo base; y el cálculo de un modelo actualizado para el área seleccionada de la pieza base basándose en la desviación, el modelo actualizado comprende ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada de la pieza base.
El método puede comprender además mover el soporte móvil para alinear una ubicación de elemento actualizada de la pieza base con un aplicador de elementos.
El método también se extiende a un método de fabricación de un artículo, el artículo comprende una pluralidad de elementos decorativos en ubicaciones de elementos respectivas. El método comprende: alinear la pieza base de acuerdo con el método descrito anteriormente; y aplicar un elemento decorativo a una ubicación del elemento en la pieza base.
En todos los métodos o aparatos descritos anteriormente, la pieza base puede ser un artículo decorativo, preferiblemente un artículo de joyería. La pieza base puede ser un artículo decorativo que comprende múltiples partes interconectadas. Las partes interconectadas pueden ser móviles unas con respecto a otras, por ejemplo, como en los eslabones de una cadena.
El elemento decorativo puede ser un elemento decorativo de vidrio, cerámica, vitrocerámica, piedra preciosa o semipreciosa, resina, material plástico o metal, y preferiblemente puede ser un elemento de joyería.
Las características de cualquier aspecto o realización de la invención pueden usarse, solas o en combinación apropiada, con otros aspectos y realizaciones según corresponda.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirán una o más realizaciones de la invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1a muestra una vista esquemática en perspectiva de una máquina para aplicar un elemento decorativo a una pieza base de acuerdo con una realización de la invención, la máquina tiene un volumen de trabajo, una ubicación de inserción de la pieza base, una ubicación de inserción del elemento y una ubicación de extracción de la pieza base;
La Figura 1 b muestra una vista en perspectiva explosionada del volumen de trabajo de la Figura 1 a, el volumen de trabajo comprende: un sistema portador de piezas base; un sistema transportador de piezas base; un sistema de manipulación de piezas base; un sistema de localización de piezas base, un sistema de localización de elementos, un sistema de presentación de elementos y un sistema de aplicación de elementos;
La Figura 2 muestra una vista en perspectiva del sistema portador de piezas base de la Figura 1b;
La Figura 3 muestra una primera vista en perspectiva de una primera variante de un portapiezas Tipo 1 del sistema portador de piezas de la Figura 1b, con una pieza base soportada por el portapiezas;
La Figura 4 muestra una segunda vista en perspectiva del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3;
La Figura 5 muestra una vista en sección transversal del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3;
La Figura 6 muestra una primera vista en perspectiva de una segunda variante de un portapiezas Tipo 1 del sistema portador de piezas de la Figura 1b, con una pieza base soportada por el portapiezas;
La Figura 7 muestra una vista en perspectiva explosionada de una pieza removible del portapiezas Tipo 1 de la Figura 6;
La Figura 8 muestra una vista en perspectiva de un portapiezas Tipo 2 del sistema portador de piezas de la Figura 1b listo para recibir una pieza base en forma de anillo, el portapiezas Tipo 2 comprende un dispositivo de sujeción que tiene una pieza de sujeción y un dispositivo de compresión;
La Figura 9 muestra una vista en perspectiva del portapiezas de la Figura 8 con el anillo en su lugar en el portapiezas;
La Figura 10 muestra una vista en perspectiva explosionada del dispositivo de sujeción de la Figura 8;
La Figura 11 muestra una vista en perspectiva del dispositivo de sujeción de la Figura 8, con una palanca de sujeción del dispositivo de compresión en una posición desactivada;
La Figura 12 muestra una vista en perspectiva del dispositivo de sujeción de la Figura 8, con una palanca de sujeción del dispositivo de compresión en una posición accionada, para sujetar el anillo;
La Figura 13 muestra una vista en perspectiva de la disposición de sujeción de la Figura 8 en una primera orientación;
La Figura 14 muestra una vista en perspectiva de la disposición de sujeción de la Figura 8 en una segunda orientación;
La Figura 15 muestra una vista en perspectiva de una primera variante de un portapiezas Tipo 3 del sistema portador de piezas de la Figura 1 b;
La Figura 16a muestra una vista en perspectiva explosionada del portapiezas Tipo 3 de la Figura 15;
La Figura 16b muestra una vista esquemática en planta de una característica de acoplamiento del portador del portapiezas Tipo 3 de la Figura 15;
La Figura 17 muestra una vista en perspectiva explosionada de una segunda variante de un portapiezas Tipo 3 del sistema portador de piezas de la Figura 1b;
La Figura 18 muestra una vista en perspectiva explosionada de una tercera variante de un portapiezas Tipo 3 del sistema portador de piezas base de la Figura 1b;
La Figura 19 muestra una vista en perspectiva de una cuarta variante de un portapiezas Tipo 3 del sistema portador de piezas base de la Figura 1b;
La Figura 20 muestra una vista en perspectiva de un portador del sistema portador de piezas de la Figura 1b, para uso con el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6 o el portapiezas Tipo 2 de la Figura 8;
La Figura 21 muestra una vista esquemática en planta de una abertura de una base del portador de la Figura 20;
La Figura 22 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una posición desacoplada;
La Figura 23 muestra una vista esquemática en planta del portador de la Figura 20 y del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una primera posición parcialmente acoplada;
La Figura 24 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una segunda posición parcialmente acoplada;
Las Figuras 25a y 25b muestran una vista lateral esquemática y una vista en planta esquemática, respectivamente, del portador de la Figura 20 y del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una tercera posición parcialmente acoplada;
La Figura 26 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y del portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una posición acoplada;
La Figura 27 muestra una vista en perspectiva de un portador del sistema portador de piezas base de la Figura 1 b, para uso con el portapiezas Tipo 3 de la Figura 15, Figura 17 o Figura 18;
La Figura 28 muestra una vista lateral esquemática de una característica de enganche, o poste, del portador de la Figura 27;
La Figura 29 muestra una vista en perspectiva de la ubicación de inserción de la pieza base de la máquina de la Figura 1a;
La Figura 30 muestra una vista en perspectiva del sistema transportador de piezas base de la Figura 1b; La Figura 31 muestra una vista en perspectiva de una primera parte del sistema transportador de piezas de la Figura 30, la primera parte comprende un soporte y un riel;
La Figura 32 muestra una vista en planta de la primera parte de la Figura 31;
La Figura 33 muestra una vista esquemática en perspectiva del volumen de trabajo de la Figura 1a, el volumen de trabajo comprende varias regiones;
La Figura 34 muestra una vista en perspectiva del volumen de trabajo de la Figura 1a y, en particular, muestra una pinza del sistema transportador de piezas base de la Figura 30 posicionada en una región de recepción de piezas base del volumen de trabajo y agarrando el sistema transportador de piezas base de la Figura 1 b; La Figura 35 muestra una vista en perspectiva de la pinza de la Figura 34 posicionada en una región de recuperación de piezas base del volumen de trabajo y agarrando el sistema portador de piezas base de la Figura 1b;
La Figura 36 muestra la pinza de la Figura 34 posicionada en una región de almacenamiento de piezas base del volumen de trabajo y agarrando el sistema portador de piezas base de la Figura 1b;
La Figura 37 muestra una vista en perspectiva de la pinza de la Figura 34 posicionada en una región de salida de la pieza base del volumen de trabajo y agarrando el sistema portador de piezas base de la Figura 1 b; La Figura 38 muestra una vista en perspectiva del sistema de manipulación de piezas base de la Figura 1b, el sistema de manipulación de piezas base comprende un brazo manipulador para soportar una pieza base; La Figura 39 muestra una vista en perspectiva del brazo manipulador de la Figura 38;
La Figura 40 muestra una primera vista lateral de una disposición de actuador del brazo manipulador de la Figura 38;
La Figura 41 muestra una segunda vista lateral del dispositivo de accionamiento de la Figura 40;
La Figura 42 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o Figura 6, el portador y el portapiezas en una posición acoplada, y el brazo manipulador de la Figura 38 alineado con el portapiezas;
La Figura 43 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o Figura 6, el portador y el portapiezas en una posición acoplada, y el brazo manipulador de la Figura 38 y el portapiezas 'acoplados';
Las Figuras 44a y 44b muestran una vista lateral esquemática y una vista en planta esquemática, respectivamente, del portador de la Figura 20 y el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una primera posición parcialmente desacoplada, y el brazo manipulador de la Figura 38 y el portapiezas 'acoplados';
Las Figuras 45a y 45b muestran una vista lateral esquemática y una vista en planta esquemática, respectivamente, del portador de la Figura 20 y el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o la Figura 6, el portador y el portapiezas en una segunda posición parcialmente desacoplada, y el brazo manipulador de la Figura 38 y el portapiezas 'acoplados';
La Figura 46 muestra una vista lateral esquemática del portador de la Figura 20 y el portapiezas Tipo 1 de la Figura 3 o Figura 6, el portador y el portapiezas en una posición desacoplada, y el brazo manipulador de la Figura 38 y el portapiezas 'acoplados';
La Figura 47 muestra una vista en perspectiva del brazo manipulador de la Figura 38 que sostiene una pieza base en la región de trabajo de la pieza base del volumen de trabajo de la Figura 1a;
La Figura 48 muestra una vista en planta de una característica de referencia principal de una pieza base a la que se va a aplicar un elemento decorativo mediante la máquina de la Figura 1a;
La Figura 49 muestra una vista en perspectiva del sistema de localización de piezas base de la Figura 1b; La Figura 50 muestra una vista en planta de la característica de referencia principal de la Figura 48 y una ubicación de destino de la característica de referencia principal;
La Figura 51 muestra una vista esquemática del sistema de ubicación de elementos de la Figura 1b;
La Figura 52a muestra una vista en perspectiva de un soporte de elementos para soportar elementos decorativos en la máquina de la Figura 1a;
La Figura 52b muestra una sección transversal esquemática de las ubicaciones de presentación de elementos del soporte de elementos de la Figura 52a;
Las Figuras 52c y 52d muestran una sección transversal esquemática y una vista en planta, respectivamente, de un elemento decorativo en su lugar en un hueco de una ubicación de presentación de elementos de la Figura 52b;
La Figura 53 muestra una vista en perspectiva del sistema transportador de elementos de la máquina de la Figura 1a;
La Figura 54 muestra otra vista en perspectiva del sistema transportador de elementos de la Figura 53;
La Figura 55 muestra una vista en perspectiva de un casete de elementos de la máquina de la Figura 1a; La Figura 56 muestra una vista en perspectiva del soporte de elementos de la Figura 52a en una región de clasificación de elementos del volumen de trabajo de la Figura 1 b;
La Figura 57 muestra una vista esquemática del sistema de presentación de elementos de la Figura 1b; La Figura 58 muestra una imagen del elemento de soporte de la Figura 52a capturada por una cámara del sistema de presentación de elementos de la Figura 57;
La Figura 59 muestra una vista esquemática del sistema de aplicación de elementos de la Figura 1b;
La Figura 60 muestra una vista en perspectiva de un brazo recuperador del sistema de aplicación de elementos de la Figura 59;
La Figura 61 muestra una vista en perspectiva de un aplicador de elementos y un aplicador de adhesivo del sistema de aplicación de elementos de la Figura 59;
La Figura 62 muestra otra vista en perspectiva del aplicador de elementos y del aplicador de adhesivo de la Figura 61;
La Figura 63 muestra una vista en perspectiva del aplicador de adhesivo de la Figura 61 aplicando adhesivo a una pieza base;
Las Figuras 64a y 64b muestran una vista en perspectiva y una vista lateral esquemática, respectivamente, del brazo recuperador de la Figura 60 en contacto con un elemento decorativo soportado por el soporte de elementos de la Figura 52a;
La Figura 64c muestra una vista lateral esquemática del brazo recuperador de la Figura 60 recuperando un elemento decorativo del soporte de elementos de la Figura 52a, con el elemento decorativo en una orientación de presentación;
La Figura 64d muestra otra vista lateral esquemática del brazo recuperador de la Figura 60 recuperando un elemento decorativo del soporte de elementos de la Figura 52a, con el elemento decorativo en una orientación de presentación;
La Figura 65a muestra una vista en perspectiva del brazo recuperador de la Figura 60 en una posición girada, con el elemento decorativo en una orientación de aplicación;
La Figura 65b es otra vista en perspectiva del brazo recuperador de la Figura 60 en una posición girada, con el elemento decorativo en una orientación de aplicación;
La Figura 65c es una vista lateral esquemática de una boquilla del brazo recuperador de la Figura 60, con el elemento decorativo en una orientación de aplicación;
La Figura 66a es una vista en perspectiva del aplicador de elementos de la Figura 61 en contacto con el elemento decorativo sostenido por el brazo recuperador de la Figura 60;
La Figura 66b es otra vista en perspectiva del aplicador de elementos de la Figura 61 en contacto con el elemento decorativo sostenido por el brazo recuperador de la Figura 60;
La Figura 66c es una vista lateral esquemática de una boquilla del aplicador de elementos de la Figura 61 en contacto con el elemento decorativo sostenido por una boquilla del brazo recuperador de la Figura 60; La Figura 67 es una vista en perspectiva del aplicador de elementos de la Figura 61 aplicando el elemento decorativo a una pieza base;
La Figura 68 es una vista en perspectiva de una cámara de un sistema de regulación de adhesivo de la máquina de la Figura 1a realizando un control de calidad; y
Las Figuras 69a y 69b son ejemplos de imágenes capturadas por la cámara de la Figura 68 durante la verificación de calidad.
Descripción detallada de realizaciones de la invención
A continuación se describirá un proceso y un aparato para aplicar un elemento decorativo a una pieza base de acuerdo con una realización de la presente invención, con referencia a las figuras adjuntas. En la siguiente descripción, la pieza base se describe como un artículo decorativo y, en particular, un artículo de joyería, aunque se apreciará que el proceso descrito puede utilizarse en la aplicación de elementos decorativos a cualquier artículo que comprenda uno o más elementos decorativos, como un reloj, un bolígrafo o un accesorio personal, por ejemplo.
Como se ha descrito anteriormente en relación con los procesos conocidos, cada pieza base se fabrica predominantemente de metal, aunque se apreciará que se puede utilizar cualquiera de varios materiales adecuados. Además del metal, la pieza base puede comprender un material moldeable, lo que puede facilitar la fabricación de una pieza base que tenga características tridimensionales complejas y/o multicolores. En la descripción anterior, el material moldeable se ejemplifica como arcilla epoxi, aunque se apreciará que se puede utilizar cualquier material moldeable adecuado.
Los elementos decorativos que se aplican a la pieza base pueden ser cualquier elemento decorativo adecuado, por ejemplo, cristales, piedras preciosas, cuentas, perlas u otros componentes ornamentales. Los elementos decorativos pueden tener cualquier forma adecuada y pueden estar hechos de cualquier material adecuado, como vidrio, cerámica, vitrocerámica, plástico o piedras preciosas o semipreciosas. En el ejemplo anterior los elementos decorativos son elementos facetados realizados en cristal.
Haciendo referencia a las figuras 1a y 1b, se muestra un aparato en forma de máquina 1 para aplicar un elemento decorativo 2 a una pieza base 3 o artículo decorativo. A continuación se proporcionará una breve descripción general de la máquina 1 y sus componentes.
Breve descripción general de la máquina
La máquina 1 comprende un volumen de trabajo cerrado 4, en el que se aplican los elementos decorativos (no visibles en las figuras 1a y 1b) a la pieza base. Como se muestra en la Figura 1a, del volumen de trabajo 4 sobresalen dos lugares de inserción en forma de cajones: un lugar de inserción de piezas base 5 en forma de un cajón de entrada de piezas base 6, en el que se pueden colocar una o más piezas base a la vez, y un lugar de inserción de elementos 7, que toma la forma de un cajón de entrada de elementos 8 para la inserción de elementos decorativos en la máquina 1. Del volumen de trabajo 4 también sobresale un punto de extracción de piezas base 9, en forma de cajón de salida de piezas base 10.
Durante el uso, las piezas base se introducen en la ubicación de inserción de piezas base 5 y los elementos decorativos 2 se introducen en la ubicación de inserción de elementos 7. La máquina 1 aplica automáticamente los elementos decorativos 2 a las piezas base, y las piezas base, ahora con los elementos decorativos 2 aplicados, se alimentan desde la máquina a la ubicación de extracción de piezas base 9. Por lo tanto, la única entrada manual requerida por un usuario es la de introducir y retirar lotes de piezas base y elementos decorativos 2.
La máquina 1 consigue una aplicación rápida, muy precisa y totalmente automatizada de elementos decorativos 2 a las piezas base mediante la incorporación de múltiples sistemas complejos y sinérgicos en una única máquina. A continuación se ofrecerá una breve descripción general de los diferentes sistemas con referencia a la Figura 1b, que muestra la estructura de la máquina 1 dentro del volumen de trabajo 4.
Antes de colocarlas en la ubicación de inserción de la pieza base 5, se disponen varias piezas base (no mostradas) en un sistema portador de piezas base 11. El sistema portador 11 comprende una pluralidad de portapiezas 12 y una pluralidad de portadores 14. Cada portapiezas 12 está configurado para contener una o más piezas base, y cada portador 14 está configurado para llevar uno o más portapiezas 12. De esta manera un único portador 14 puede transportar múltiples piezas base, que pueden ser piezas base del mismo tipo o de diferentes tipos.
La máquina 1 comprende un sistema transportador de piezas base 15 que está configurado para transportar el portador 14 y las piezas base asociadas desde la ubicación de inserción de la pieza base 5, a través del volumen de trabajo 4 de la máquina 1 para el proceso de aplicación, y fuera del volumen de trabajo 4 hacia la ubicación de extracción de la pieza base 9.
En la posición de inserción de elementos 7, los elementos 2 se disponen sobre un soporte de elementos 16 dentro del cajón de entrada de elementos 8 (ver Figura 1a): esto se puede lograr ya sea 'vertiendo' los elementos 2 sobre un soporte de elementos 16 ya dispuesto en el cajón de entrada de elementos 8, o colocando un soporte de elementos 16 que ya sostiene elementos 2 en el cajón de entrada de elementos 8. La máquina 1 está configurada para transportar el soporte de elementos 16 y los elementos asociados 2 desde la ubicación de inserción de elementos 7 al volumen de trabajo 4.
Para preparar una pieza base 3 para su aplicación, la máquina 1 comprende un sistema de manipulación de piezas base 18 que está configurado para retirar un solo portapiezas 12 y una pieza base asociada del sistema portador de piezas base 11, y transportarlo a una región de trabajo de piezas base dentro de la máquina 1.
La máquina 1 también comprende un sistema de localización de piezas base 20 que está configurado para identificar una característica de referencia en la pieza base, y para ubicar y orientar la característica de referencia con precisión en una ubicación y orientación objetivo, a fin de garantizar que el proceso de aplicación se lleve a cabo con la pieza base correctamente ubicada y orientada.
La máquina 1 comprende además un sistema de ubicación de elementos 22 que está configurado para determinar las ubicaciones de los elementos deseados en la pieza base, basándose en las características de dos características de referencia. Con la pieza base ubicada y orientada correctamente, y las ubicaciones de los elementos deseados determinadas, la máquina 1 tiene un alto grado de certeza de la posición de cada ubicación de elemento en la pieza base, y la pieza base está lista para su aplicación.
Para preparar los elementos 2 para su aplicación, la máquina comprende un sistema de presentación de elementos 24 (del cual el soporte de elementos 16 forma parte) que está configurado para ordenar los elementos 2 en ubicaciones de presentación de elementos predefinidas en el soporte de elementos 16, y para presentar los elementos 2 para su aplicación. El sistema de presentación de elementos 24 comprende un sistema de sensor de elementos 26 configurado para monitorear los elementos 2 cuando se presentan en el soporte de elementos 16 (por ejemplo, para monitorear la presencia y orientación de elementos en una ubicación de elementos, y para monitorear factores de calidad tales como tamaño, forma y color) y para seleccionar o deseleccionar elementos 2 para su aplicación en función de este monitoreo de elementos.
La máquina 1 también está provista de un sistema de aplicación de elementos 28 para aplicar los elementos preparados 2 a la pieza base preparada. El sistema de aplicación de elementos 28 incluye un aplicador de elementos 30 para transferir elementos decorativos 2 a la pieza base preparada y depositarlos con precisión en las ubicaciones de elementos predeterminadas.
Si los elementos 2 son de arcilla epoxi, el aplicador de elementos 30 puede configurarse para aplicar el elemento 2 directamente a la arcilla epoxi en la ubicación del elemento predeterminada.
Sin embargo, para los casos en los que los elementos 2 están fijados en cavidades, el sistema de aplicación de elementos 28 incluye un aplicador de adhesivo 32, configurado para dispensar adhesivo en cada cavidad antes de depositar el elemento 2 correspondiente. El sistema de aplicación 28 también incluye un sistema de regulación de adhesivos 34 que está configurado para evaluar una característica de la ubicación del elemento y, opcionalmente, en combinación con una característica del elemento 2 según lo determinado por el sistema de sensor de elementos 26, para determinar una cantidad óptima de adhesivo que se aplicará mediante el aplicador de adhesivo 32. La cantidad óptima de adhesivo se determina como, por ejemplo, una cantidad que permita una resistencia de unión suficientemente alta entre el elemento 2 y la pieza base, sin tener un exceso de adhesivo que desborde la cavidad en detrimento de la estética del artículo.
En la realización ahora descrita el sistema de aplicación de elementos 28 comprende además un recuperador de elementos (no visible en la Figura 1 b, pero visible en la Figura 64a), en forma de un brazo recuperador de elementos decorativos, configurado para recuperar un elemento 2 del soporte de elementos 16 y transferirlo al aplicador de elementos 30: sin embargo, el recuperador de elementos 36 también puede omitirse, y el aplicador de elementos 30 puede configurarse para recuperar un elemento 2 directamente del soporte de elementos 16, de tal manera que el aplicador de elementos 30 también actúa como recuperador de elementos 36.
El sistema de regulación de adhesivo 34 también puede actuar como un sistema de control de calidad que se utiliza para fines de control de calidad. Por ejemplo, el sistema de control de calidad puede configurarse para monitorear las ubicaciones de los elementos después de que los respectivos elementos 2 se hayan depositado en su lugar. De esta manera, el sistema puede verificar si el elemento 2 se ha aplicado correctamente o si hay exceso de adhesivo, y puede alertar al usuario para que tome medidas si es necesario.
Como será evidente en la siguiente descripción, los diversos sistemas de la máquina 1 descritos anteriormente pueden superponerse entre sí hasta cierto punto. Por ejemplo, un componente particular de una máquina puede ser utilizado por varios sistemas dentro de la máquina 1.
Los diversos sistemas de la máquina 1 descritos anteriormente están controlados por una disposición de control (no mostrado en las figuras 1a y 1b) que comprende uno o más controladores. Para simplificar, en la descripción anterior se hace referencia a un único controlador de máquina, que lleva a cabo las funciones de control de todos los sistemas. Sin embargo, se apreciará que en la práctica, la disposición de control puede comprender múltiples controladores que realizan diferentes funciones. Por ejemplo, cada uno de los sistemas descritos puede tener su propio controlador para realizar funciones de control sólo para ese sistema. También se prevén realizaciones en las que cada sistema tiene una pluralidad de controladores para llevar a cabo un subconjunto de funciones de control para ese sistema. Un único controlador también puede realizar funciones de control para múltiples sistemas o múltiples partes de múltiples sistemas.
El controlador puede comprender un procesador electrónico que tiene una entrada eléctrica configurada para recibir una señal de entrada y una salida eléctrica configurada para emitir una señal de salida, y un dispositivo de memoria electrónica acoplado eléctricamente al procesador electrónico y que tiene una memoria almacenada en el mismo. El procesador electrónico puede estar configurado para acceder al dispositivo de memoria y ejecutar las instrucciones almacenadas en él a fin de procesar la señal de entrada y la señal de salida y la señal de salida apropiada en dependencia de la señal de entrada.
A continuación se describirán con más detalle los sistemas y componentes de la máquina 1, comenzando por el sistema portapiezas 11.
Sistema de transporte de piezas base
En referencia a la Figura 2, el sistema portador de piezas base 11 comprende una pluralidad de portapiezas 12, cada uno configurado para sujetar una o más piezas base, y uno o más portadores 14 configurados para llevar uno o más portapiezas 12. En este ejemplo, el sistema 11 comprende una pluralidad de portadores 14, que pueden apilarse verticalmente.
Se pueden proporcionar varios tipos diferentes de portadores y portapiezas, para permitir un sistema modular que pueda alojar muchos tipos de artículos diferentes en diferentes combinaciones. Las referencias 12a, 12b y 12c se utilizarán para referirse respectivamente al primer, segundo y tercer tipo de ejemplo de portapiezas 12. De igual modo, se utilizarán las referencias 3a, 3b, 3c, 3d y 3e para referirse respectivamente a la primera, segunda, tercera, cuarta y quinta pieza de ejemplo 3.
Pasando a las figuras 3 y 4, y considerando primero los portapiezas 12, cada portapiezas 12 comprende un cuerpo principal 38 que soporta una región de sujeción de pieza base 39 configurada para sujetar la pieza base 3a y presentarla para la aplicación de elementos decorativos 2, y una región de enganche del portador 44 que comprende característica de acoplamiento del portador 46 configuradas para enganchar con el portador 14 para montar el portapiezas 12 en el portador 14. Los portapiezas 12 también soportan una característica de conexión 48 (ver Figura 4) que está configurado para acoplarse con una característica de conexión correspondiente en la máquina 1 para permitir la manipulación del portapiezas 12, como se describirá en detalle más adelante.
En este ejemplo, las piezas 3a son artículos de joyería u otros objetos decorativos. Dado que los artículos de joyería pueden adoptar muchas formas diferentes, con distintas figuras y tamaños, se requieren muchos portapiezas diferentes que tengan diferentes construcciones de la región de sujeción de la pieza base 39 para proporcionar una disposición apropiada para sujetar y presentar las diferentes piezas base. A continuación se describirán diferentes tipos de portapiezas que tienen diferentes regiones de sujeción de piezas base.
Portapiezas Tipo 1
Los portapiezas de Tipo 112a son adecuados para sujetar piezas base en las que todas las ubicaciones de los elementos miran sustancialmente en la misma dirección, por ejemplo piezas sustancialmente planas tales como colgantes planos.
El portapiezas 12a de las figuras 3 y 4 es un portapiezas Tipo 1. Haciendo referencia a la Figura 3, en portapiezas de este tipo, la región de sujeción de la pieza base 39 está dispuesta en una pieza removible 40 que se puede fijar y quitar del cuerpo principal 38. La región de sujeción de la pieza base 39 comprende una superficie de sujeción de la pieza base 50 sustancialmente horizontal que está moldeada específicamente a la forma de la pieza base 3a para mantener la pieza base 3a en su lugar.
El cuerpo principal 38 comprende una primera y una segunda sección o parte, cada una de ellas de formación generalmente cilíndrica. La primera sección o sección superior 52 soporta la pieza removible 40, y por ende la región de sujeción de la pieza base 39 y también define la región de acoplamiento del portador 44. La segunda sección o sección inferior 54 define la característica de conexión 48.
La sección superior 52 comprende una superficie 56 orientada hacia arriba que soporta la región de sujeción de la pieza base 39. La superficie orientada hacia arriba 56 es sustancialmente plana excepto por dos características que ayudan al cuerpo principal 38 a soportar la pieza removible 40. En primer lugar, la superficie orientada hacia arriba 56 está provista de una saliente 57 que actúa como una característica de acoplamiento para engancharse con una característica de acoplamiento correspondiente (no mostrada) en la pieza removible 40. En segundo lugar, la superficie orientada hacia arriba 56 está provista de un hueco 60 que define una cámara 62 que se abre sobre la superficie orientada hacia arriba 56. Un orificio 64 se extiende desde la base de la cámara 62 a través del cuerpo principal 38. En uso, la pieza removible 40 cierra la cámara 62, y el orificio 64 se puede conectar a un sistema de vacío (no mostrado) para evacuar el aire del orificio 64 y de la cámara 62, fijando así la pieza removible al portapiezas 12a.
La sección superior 52 también comprende tres salientes 47 que sobresalen hacia afuera desde una superficie anular exterior 49 en una base de la sección superior 52. En conjunto, estas salientes 47 definen las características de acoplamiento del portador 46. Las salientes 47 están espaciadas en espacios angulares regulares alrededor de la superficie anular 49: en este ejemplo, en espacios de 120 grados. En referencia a la Figura 5, cada saliente 47 tiene una superficie sustancialmente plana orientada hacia abajo 47a, y una superficie superior inclinada que se inclina hacia abajo 47b. La superficie plana orientada hacia abajo y la superficie superior inclinada están unidas por una superficie vertical orientada hacia afuera 47c.
En la realización de las figuras 3 y 5, la sección inferior 54 es de mayor diámetro que la sección superior 52. De esta manera, donde se encuentran las secciones superior e inferior, se define un hombro 55 donde la sección inferior 54 se extiende más allá de la sección superior 52. En otras realizaciones, como la realización de la Figura 4, las secciones superior e inferior 52, 54 pueden ser del mismo diámetro, y se puede definir un collar 53 de diámetro aumentado alrededor de una parte superior de la sección inferior 54, de tal manera que el hombro 55 se define donde el collar 53 se encuentra con la sección superior 52.
Las salientes 47 de la sección superior 52 se extienden hacia afuera hasta la superficie exterior de la sección inferior 54. Hacia abajo, las salientes 47 de la sección superior 52 no se extienden hasta el final de la sección inferior 54, de modo que se define un espaciado 59 entre las salientes 47 y el hombro 55.
Haciendo referencia a las Figuras 4 y 5, la característica de conexión 48 está definida en una parte inferior de la sección inferior 54. En este ejemplo, la característica de conexión 48 es una formación hembra y comprende un hueco 68 formado en la base 69 del cuerpo principal 38. El hueco 68 es sustancialmente cónico o troncocónico, y tiene las mismas dimensiones que una saliente cónica o troncocónica correspondiente que define una característica de conexión correspondiente en la máquina 1, como se describirá más adelante. La característica de conexión 48 también comprende características de bloqueo 70 definidas por huecos de bloqueo 72 en forma de un par de canales 72a, 72b que corren adyacentes al hueco 68, de modo que una cara abierta de cada canal 72a, 72b se abre hacia el hueco 68. Durante su uso, estos canales 72a, 72b alojan elementos de bloqueo en forma de orejetas salientes dispuestas en la característica de conexión correspondiente en la máquina 1.
Pasando ahora a la pieza removible 40 que define la superficie de sujeción de la pieza base 50, diferentes piezas removibles pueden ser apropiadas para piezas base de alto o bajo volumen.
Para piezas base de gran volumen, como se muestra en la Figura 3, la pieza removible 40 puede producirse especialmente para tener una superficie de sujeción de pieza base rígida 50 que tiene huecos contorneados 74 que corresponden a los contornos de la pieza base 3a, de modo que la pieza base 3a se ajusta de forma segura sobre la superficie 50. En este caso la pieza extraíble 40 puede ser un disco extraíble hecho, por ejemplo, de metal, aunque se puede utilizar cualquier forma y material adecuado.
Sobre una superficie base (no mostrada) de la pieza removible 40 opuesta a la superficie de sujeción de la pieza base 50, la pieza removible 40 comprende característica de acoplamiento (no mostradas) en forma de huecos que están configurados para enganchar con las característica de acoplamiento correspondientes 58 en el cuerpo principal 38.
Uno o más orificios se extienden a través de la pieza removible 40, entre la superficie base y la superficie de sujeción de la pieza base 50. En la superficie de sujeción de la pieza base 50, los huecos contorneados 74 se abren en una cámara poco profunda (no se muestra). La cámara está abierta en su superficie superior y está cerrada por la pieza base 3a cuando ésta está dispuesta en la pieza extraíble 40.
Cuando la pieza removible 40 está dispuesta en el cuerpo principal 38, los orificios en la pieza removible 40 se alinean con la cámara 62 en el cuerpo principal 38. Cuando el orificio 64 en el cuerpo principal 38 se comunica con el sistema de vacío en la máquina 1, también se elimina aire del orificio y de la cámara en la pieza removible 40, de modo que la pieza base 3a se mantiene en su lugar sobre la superficie de sujeción de la pieza base 50 mediante el vacío creado en la cámara.
Para piezas de menor volumen, o para piezas en las que la variación geométrica puede ser significativa de una pieza a otra, puede que no sea económico producir especialmente una pieza removible 40. En este caso, se proporciona una pieza extraíble genérica 140, ilustrada en las Figuras 6 y 7, que tiene una superficie de sujeción de pieza base moldeable 150 que se puede moldear para que coincida con los contornos de cualquier tipo de pieza base.
En este caso, haciendo referencia a la Figura 7, la pieza extraíble 140 está dispuesta como una bandeja 142 que se rellena con un material moldeable 143. La bandeja 142 comprende una base (no visible) y una pared lateral 146 que rodea la base, que juntas definen un volumen interno. Una parte inferior de la bandeja 142 está provista de característica de acoplamiento 148 que están configuradas para engancharse con las característica de acoplamiento 58 correspondientes en el cuerpo principal 38.
La base está provista de una o más salientes que sobresalen hacia el volumen interno de la bandeja 142: en este caso las salientes toman la forma de resaltes concéntricos 152. Los resaltes 152 tienen la misma altura y de esta manera actúan para soportar la pieza base 3b a una altura específica predeterminada por encima de la base 144.
El volumen interno de la bandeja 142 está lleno de un material moldeable 143 tal como un material termoplástico. En este ejemplo, el material moldeable 143 es inicialmente sólido e inmoldeable a temperatura ambiente, pero se vuelve moldeable al calentarse por encima de una temperatura umbral, en este caso 100 °C. Inicialmente, el material moldeable 143 tiene una altura ligeramente superior a la de los resaltes 152, de modo que sobresale por encima de ellas.
Para fijar la pieza 3b en la pieza removible 140, la pieza 3b se coloca encima del material moldeable 143 de manera que se superponga a los resaltes 152. El material moldeable 143 se calienta para que se vuelva moldeable y, bajo la acción de la gravedad, la pieza base 3b se hunde en el material moldeable 143. A medida que se hunde, el material moldeable 143 fluye alrededor de la pieza base 3b y se amolda a sus contornos. La pieza base 3b continúa hundiéndose hasta que alcanza los resaltes 152 dentro del volumen interno, momento en el que se detiene el movimiento y la pieza base 3b se fija a la altura correcta. Se deja que el material moldeable 143 se endurezca, fijando la pieza base 3b en su lugar.
La bandeja 142 puede luego fijarse al cuerpo principal 38, utilizando las característica de acoplamiento y el sistema de vacío mencionados anteriormente.
Por lo tanto, los portapiezas de este tipo pueden acomodar una variedad de piezas base diferentes de distintas formas y tamaños, utilizando un diseño de cuerpo principal único con piezas intercambiables que definen una superficie de sujeción de pieza base adecuada.
Portapiezas Tipo 2
Los portapiezas de Tipo 2 son adecuados para sujetar pequeñas piezas base anulares rígidas, como anillos. Los portapiezas de este tipo comprenden un cuerpo principal que es idéntico al cuerpo principal 38 de un portapiezas Tipo 112a. En este caso, el cuerpo principal soporta un dispositivo de sujeción 250, mostrado en las Figuras 8 y 9, que está configurado para sujetar la pieza base anular 3c.
El dispositivo de sujeción 250 incluye una pieza de sujeción 252 que tiene una superficie de sujeción anular 254 orientada hacia afuera, que en uso se encuentra en contacto con la superficie interna de la pieza base anular 3c. La superficie de sujeción 254 es expansible (es decir, se puede aumentar el diámetro del anillo) de modo de ser capaz de expandirse contra la superficie interna del anillo 3c, para sujetar la superficie 254 contra el anillo 3c, manteniendo así el anillo 3c de forma segura en su lugar.
Más específicamente, como se ve mejor en la Figura 10 que muestra la pieza de sujeción 252 separada del resto de la disposición de sujeción 250, la pieza de sujeción 252 es un cuerpo sustancialmente cilíndrico 256 que tiene huecos troncocónicos 258a, 258b en la parte superior e inferior. El cuerpo 256 está hecho de un material deformable que tiene una relación de Poisson positiva, lo que significa que la compresión en una dirección de compresión provocará expansión en las direcciones ortogonales a la dirección de compresión.
La pieza de sujeción 252 está sostenida en una disposición de compresión 253 que puede comprimir selectivamente la pieza de sujeción 252 en una dirección de compresión. La pieza de sujeción 252 es extraíble del dispositivo de compresión 253, y se pueden proporcionar piezas de sujeción de diferentes tamaños que tengan huecos de sustancialmente el mismo tamaño y forma, de modo que se puedan acomodar fácilmente anillos de diferentes diámetros en diferentes piezas de sujeción dentro del mismo dispositivo de compresión 253.
Haciendo referencia todavía a la Figura 10, el dispositivo de compresión 253 comprende dos piezas de compresión 260a, 260b que tienen formaciones troncocónicas correspondientes 262a, 262b que se ubican dentro de los huecos troncocónicos 258a, 258b de la pieza de sujeción 252, de modo que la pieza de sujeción 252 queda intercalada entre las piezas de compresión 260a, 260b. Las piezas de compresión 260a, 260b se pueden mover juntas y separadas por medio de una palanca de sujeción 264.
Para permitir este movimiento, las piezas de compresión 260 están unidas por un resorte de compresión 266 y una varilla de compresión 268. Tanto la varilla de compresión 268 como el resorte de compresión 266 se extienden a través de un orificio central en la pieza de sujeción 252, y la varilla de compresión 268 se extiende a través del centro del resorte 266.
Una de las piezas de compresión 260a, 260b es una pieza de compresión fija 260a que está unida de forma fija tanto a la varilla de compresión 268 como al resorte de compresión 266. La otra pieza es una pieza de compresión móvil 260b que está unida fijamente al resorte de compresión 266, pero comprende una abertura central 272 a través de la cual la varilla de compresión 268 puede deslizarse libremente.
La palanca de sujeción 264 está dispuesta de tal manera que, al accionarse, la palanca 264 empuja la pieza de compresión móvil 260a para que se deslice sobre la varilla de compresión 268, hacia la pieza de compresión fija 260b, moviendo así las piezas de compresión 260a, 260b juntas. Este movimiento comprime la pieza de sujeción 252 entre las piezas de compresión 260a, 260b.
Como se muestra en las figuras 11 y 12, que ilustran la disposición de sujeción 250 con la palanca 264 accionada y desactivada, debido a la relación de Poisson positiva de la pieza de sujeción 252, la compresión hace que la pieza de sujeción 252 se expanda radialmente, de modo que el diámetro de la superficie de sujeción anular 254 aumenta. Cuando una pieza base anular rígida 3c, tal como el anillo 3c mostrado en las Figuras 11 y 12, se dispone sobre la superficie de sujeción 254, este aumento en el diámetro de la superficie de sujeción 254 hace que la superficie de sujeción 254 se sujete contra la superficie interior del anillo 3c.
Para quitar el anillo 3c, un usuario puede simplemente desactivar la palanca 264, con lo cual el resorte de compresión 266 forzará las piezas de compresión 260 a separarse, eliminando así la fuerza de compresión de la pieza de sujeción 252 y permitiendo que la superficie de sujeción 254 se retraiga, liberando la pieza base 3c.
Volviendo a la Figura 10, el dispositivo de sujeción 250 está conectado al cuerpo principal 38 del portapiezas 12b a través de una pieza de conexión 274, que comprende una placa base 276 y un poste de conexión 278.
Haciendo referencia a las Figuras 11 y 12, la placa base 276 comprende característica de acoplamiento 280 que se acoplan con característica de acoplamiento correspondientes 58 en el cuerpo principal 38, de modo de montar la pieza de conexión 274 al cuerpo principal 38. En este caso, la placa base 276 está provista de un perno 282 que puede acoplarse a un orificio roscado (no mostrado) en el portapiezas 12b.
Haciendo referencia a la Figura 13, el poste de conexión 278 sobresale hacia arriba de la placa base 276. El poste de conexión 278 comprende una superficie de contacto 284 que, durante el uso, se apoya contra una superficie de contacto correspondiente 286 en el dispositivo de sujeción 250. La superficie de contacto 284 está dispuesta en un ángulo agudo con respecto a la placa base 276: en este caso, la superficie de contacto 284 está definida por una superficie superior del poste de conexión 278 y se encuentra en un ángulo de 45 grados con respecto a la placa base 276.
El poste de conexión 278 también comprende un medio de enganche 288 que está configurado para engancharse con un medio de enganche correspondiente (no visible) en la disposición de sujeción 250 para fijar la disposición de sujeción 250 en su lugar. En este ejemplo, el medio de enganche 288 es un perno que sobresale de la superficie de contacto 284 del poste de conexión 278.
La pieza de compresión inferior o fija 260b define la superficie de contacto 286 del dispositivo de sujeción 250. La superficie de contacto 286 de la pieza de compresión fija 260b se encuentra en un ángulo agudo con respecto a la dirección de compresión definida por la disposición de compresión 253, y en este ejemplo se encuentra en un ángulo de 45 grados con respecto a la dirección de compresión.
En este ejemplo, el medio de acoplamiento del dispositivo de sujeción 250 comprende una abertura en la superficie de contacto 286 de la pieza de compresión fija 260b a través de la cual puede extenderse el perno 288 del poste de conexión 278. Introduciendo el perno 288 en la abertura se pueden juntar las superficies de contacto 284, 286 para que entren en contacto entre sí. Se puede apretar o aflojar una tuerca alrededor del perno 288 para asegurar o liberar el dispositivo de compresión 253 al poste de conexión 278.
La disposición del perno 288 y la apertura permite que la superficie de contacto 286 de la disposición de compresión 253 gire contra la superficie de contacto 284 del poste de conexión 278 si la tuerca 292 está ligeramente aflojada. Como se ilustra en las figuras 13 y 14, debido a que las superficies de contacto 284, 286 están a 45 grados con respecto a la placa base 276, girar el dispositivo de compresión 253 de esta manera hace que el dispositivo de compresión 253, y por lo tanto todo el dispositivo de sujeción 250, pivote entre una primera configuración mostrada en la Figura 13 en la que la dirección de compresión y, por lo tanto, el eje central de la pieza base anular 240 es vertical, y una segunda configuración mostrada en la Figura 14 en la que la dirección de compresión y, por lo tanto, el eje central de la pieza base anular 240 es horizontal. Esto permite que el dispositivo de sujeción 250 cambie rápida y fácilmente entre dos configuraciones, de acuerdo con la disposición que sea más apropiada para la pieza base.
Para su uso, el dispositivo de sujeción 250 se conecta a la placa base 276 de la pieza de conexión 274, y la placa base 276 se monta en el cuerpo principal 38 del portapiezas 12b, utilizando las característica de acoplamiento y el sistema de vacío ya descritos anteriormente.
Portapiezas Tipo 3
Los portapiezas Tipo 312c son adecuados para sujetar piezas base anulares 3d más grandes, como collares o pulseras. Haciendo referencia a las figuras 15, 16a y 16b, en los portapiezas 12c de este tipo, la región de sujeción de la pieza base 339 está definida en una pieza anular removible 340. La pieza anular removible 340 define una superficie de contacto anular 342 orientada hacia afuera, que en uso se encuentra en contacto con la superficie interna 343 de la pieza base anular 3d (ver Figura 16a).
Los portapiezas 12c de este tipo están configurados de tal manera que la pieza anular removible 340 envuelve el cuerpo principal 338 del portapiezas 12c. El cuerpo principal 338 de un portapiezas 12c de este tipo se diferencia por tanto del cuerpo principal 38 de los portapiezas 12a, 12b descritos anteriormente.
En la realización de las Figuras 15 y 16a, el cuerpo principal 338 de este portapiezas 12c es una simple pieza en forma de disco 344 que tiene una superficie anular 346 orientada hacia afuera.
Las características de acoplamiento del portador 348 están definidas por aberturas 350 en el disco 344. La Figura 16b muestra una de las aberturas 350 en una vista en planta de primer plano, y revela que la abertura 350 es alargada a lo largo de una dirección sustancialmente paralela a la circunferencia del disco 344. En una región final de la abertura 350 que es relativamente en sentido antihorario cuando se ve desde un lado superior 352 del disco 344, la abertura 350 tiene una porción circular 354 con un diámetro relativamente grande, y en una región final de la abertura 350 que es relativamente en sentido horario, la abertura 350 tiene una porción circular 356 con un diámetro relativamente pequeño. Los centros geométricos de los círculos 354, 356 que definen las porciones de diámetro grande y pequeño 354, 356 están separados por un desplazamiento angular, y una porción de cuello 358 de la abertura 350 une las porciones de diámetro grande y pequeño 354, 356 entre sí.
En la porción circular de diámetro pequeño 356, la abertura 350 está rodeada por superficies de apoyo 360 tanto en las superficies superior como inferior de la abertura 350. La porción circular de diámetro pequeño 356 puede proporcionarse mediante un inserto separado o una saliente integral que sobresale hacia la abertura alargada 350 para reducir sus dimensiones. En este caso, las superficies de apoyo 360 están dispuestas sobre la saliente o inserto.
Durante el uso, las salientes en el portador 14 en forma de postes se extenderán a través de las aberturas 350 para montar el portapiezas 12c en el portador 14, como se explicará con más detalle más adelante.
Haciendo referencia a la Figura 17, una característica de conexión 362 está definida en un lado inferior 364 del disco 344, y como en el cuerpo principal 38 de un portapiezas Tipo 112a, la característica de conexión 362 es una formación hembra y comprende un hueco 366 que es sustancialmente cónico o troncocónico, y es de las mismas dimensiones que las salientes cónicas o troncocónicas correspondientes que definen una característica de conexión correspondiente en la máquina 1.
Una superficie anular interna 368 de la pieza anular removible 340 tiene sustancialmente las mismas dimensiones que la superficie anular orientada hacia afuera 346 del cuerpo principal 338. De esta manera, la pieza anular extraíble 340 puede encajar firmemente sobre la pieza en forma de disco 344 del cuerpo principal 338. Una superficie anular externa de la pieza anular removible 340 define la superficie de contacto anular orientada hacia afuera 342.
Para piezas base anulares flexibles, tales como collares o pulseras hechas de múltiples eslabones, la pieza anular removible 340 puede configurarse para acomodar múltiples diseños de piezas base diferentes, que tengan, por ejemplo, diferentes formas y tamaños de eslabones y/o diferentes longitudes. La pieza anular 3d de las figuras 15 a 17 es una pieza de este tipo.
Volviendo a la Figura 16a, en este caso, la superficie anular externa 342 de la pieza anular removible 340 comprende una ranura 370 que define una pared base 372 y paredes laterales 374. La ranura 370 está diseñada para acomodar una pieza base anular, de modo que la pared base 372 de la ranura 370 define la superficie de contacto anular 342 orientada hacia afuera.
La pieza anular extraíble 340 comprende una abertura 376 en la superficie anular externa 342. Se proporciona una pieza de fijación 378 que coincide con la forma de la abertura 376. Con la pieza anular removible 340 en su lugar alrededor de la superficie anular orientada hacia afuera del disco 346, la pieza de fijación 378 se inserta en la abertura 376 y se fija al disco 344 por medio de un perno 380. Esta disposición de la pieza de fijación 378 ayuda a asegurar la pieza anular removible 340 en su lugar en el disco 344.
La pieza de fijación 378 también comprende características de fijación 382 para permitir que la pieza base 3d se fije al portapiezas 12c. Al menos uno de los elementos de fijación 382 complementa un broche u otro elemento de fijación en la pieza base 3d. En este ejemplo, una primera característica de fijación 382 en un primer lado de la pieza de fijación 378 es un gancho de fijación 382a, que está configurado para acoplarse con una característica tal como una formación de barra o bucle en la pieza base 3d. Otra característica de fijación 382 puede corresponder al otro broche o característica de fijación en el otro extremo de la pieza base 3d, o como en el ejemplo puede ser un poste de fijación 382b. En este caso, el poste de fijación 382b está configurado para acoplarse con una junta tórica (no se muestra), que proporciona un vínculo entre el poste de fijación 382b y el broche o elemento de fijación en el otro extremo de la pieza base 3d.
En uso, el broche 3e o elemento de fijación en el primer extremo de la pieza base 3d se fija al gancho de fijación 382a. Luego, la pieza base 3d se envuelve alrededor del portapiezas 12c, dentro de la ranura 370, de modo que la superficie interna de la pieza base 3d esté en contacto con la superficie de contacto anular 342 orientada hacia afuera definida por la pared base 372 de la ranura 370. En el otro extremo de la pieza base 3d, y al poste de fijación 382b, se conecta un anillo tórico de tamaño apropiado al cierre 3f. La junta tórica se selecciona de manera que quede ligeramente tensa cuando se fija en su lugar, manteniendo así la pieza base 3d de forma segura contra el portapiezas 12c. Se pueden utilizar juntas tóricas de diferentes tamaños para adaptarse a piezas base de diferentes longitudes.
En una variación de este portapiezas 12c, mostrada en la Figura 17, la pieza anular removible 340 comprende múltiples aberturas 376 en la superficie anular externa 342, y se proporcionan múltiples piezas de fijación 378 que coinciden con las formas de las aberturas 376. Cada pieza de fijación 378 comprende dos elementos de fijación 382 de la manera descrita anteriormente. De esta manera, se pueden fijar múltiples piezas base más cortas 3d entre piezas de fijación adyacentes 378, de modo que varias piezas base pueden ser sujetadas por el portapiezas 12c.
Para piezas base anulares rígidas más grandes, como brazaletes o gargantillas que son de construcción rígida, puede ser necesario producir especialmente la pieza anular removible 340 para acomodar los contornos de la superficie anular interna de la pieza base. Este puede ser particularmente el caso si la superficie anular interna es compleja y no es una superficie lisa.
Ejemplos de esto se muestran en las figuras 18 y 19. En estos ejemplos, los contornos de la superficie de contacto orientada hacia afuera 342 de la pieza anular removible 340 están diseñados para coincidir con los contornos de una superficie anular interna 383 de una pieza base 3g. La pieza anular removible 340 puede estar hecha de un material rígido en esta realización, por ejemplo un material metálico o plástico. Por lo tanto, la pieza base 3g se puede disponer simplemente para que quede firmemente contra la superficie de contacto exterior 342, y se puede asegurar en su lugar con un medio de fijación apropiado. En estos ejemplos, el cuerpo principal 338 no es circular, sino que generalmente tiene una sección transversal ovalada. Sin embargo, se apreciará que el cuerpo principal 338 puede tener cualquier forma adecuada.
Portador
A continuación se describirán diferentes realizaciones del portador 14 con referencia a las figuras 20 a 28.
La Figura 20 ilustra una realización del portador 14 que está configurado para usarse con portapiezas 12 que tienen el cuerpo principal 38 del portapiezas 12a del Tipo 1 anterior, con salientes 47 que actúan como característica de acoplamiento del portador 46. El portador 14 comprende un cuerpo 400 sustancialmente en forma de bandeja que tiene una base 402 y paredes laterales izquierda y derecha 404a, 404b que se extienden hacia arriba desde la base 402.
Las paredes laterales izquierda y derecha 404a, 404b comprenden cada una aberturas alargadas 406a, 406b que actúan como manijas, permitiendo sujetar el portador 14 por cada lado con la mano. Cada pared lateral 404a, 404b se une a la base 402 en su extremo inferior 408a, 408b, y se extiende hacia una brida orientada hacia arriba 410a, 410b en su extremo superior 412a, 412b. Las bridas orientadas hacia arriba 410a, 410b se extienden hacia adentro desde cada pared lateral 404a, 404b, y actúan como soportes que facilitan el apilamiento de múltiples portadores, uno encima del otro. Las bridas 410a, 410b están provistas de aberturas que pueden alojar pernos para fijar los portadores juntos en una pila.
La base 402 es una placa sustancialmente plana 413 que define una pluralidad de ubicaciones de portapiezas 414. Una superficie superior 416 de la placa 413 puede soportar un código QR o RF (no mostrado) que identifica el contenido del soporte 14. Una brida 418 se extiende hacia atrás desde la placa 413 y, en uso, facilita el agarre del portador 14 mediante una pinza.
En cada ubicación de portapiezas 414, la placa 413 está provista de una formación que comprende una abertura central 420, un conjunto de característica de acoplamiento de portapiezas 422 y un conjunto de características de extracción de portapiezas 424, como se describe con más detalle en relación con la Figura 21.
La Figura 21 ilustra una ubicación de portapiezas única 414 de forma aislada. La abertura central 420 es sustancialmente circular, con un diámetro ligeramente mayor que el diámetro de la sección superior 52 del cuerpo principal 38 del portapiezas Tipo 112a, pero menor que el diámetro de la sección inferior 54 del cuerpo principal 38 del portapiezas Tipo 112a. De esta manera, la sección superior 52 del cuerpo principal 38 puede pasar a través de la abertura central 420, pero la sección inferior 54 no.
Las características de acoplamiento del portapiezas 422 son huecos 426 que se extienden radialmente desde un perímetro de la abertura central 420. Los huecos 426 tienen un ancho y una longitud ligeramente mayores que el ancho y la longitud correspondientes de las salientes 47 en la sección superior 52 del cuerpo principal 38 que definen las característica de acoplamiento del portador 46 del portapiezas Tipo 112a. Los huecos 426 también están espaciados entre sí para definir un espaciado angular relativo que corresponde al espaciado angular relativo de las salientes 47 (en este caso, 120 grados). De esta manera, las salientes 47 pueden alinearse con los huecos 426 y acomodarse en ellos.
Los huecos 426 están abiertos en la superficie superior 416 de la placa 413, pero se extienden sólo parcialmente a través del espesor de la placa 413. Por lo tanto, cada hueco 426 no está abierto en una superficie inferior 428 de la placa 413, sino que define una pared base (no mostrada) que impide el movimiento de un objeto, tal como una saliente, a través del espesor de la bandeja 400 en la región del hueco 426. De este modo, cuando las salientes 47 se alinean con, y se acomodan en, los huecos 426, las salientes 47 entran en contacto con las paredes de base de los huecos 426, de modo que los huecos 426 actúan para soportar las salientes 47, y por tanto el portapiezas 12a, en el portador 14.
Las características de extracción del portapiezas 424 son aberturas alargadas 430 que se extienden radialmente desde el perímetro de la abertura central 420. Las aberturas 430 y la abertura central 420 son continuas entre sí para definir una única abertura combinada 421.
Las aberturas 430 son similares en tamaño, forma y disposición a los huecos 426 de los elementos de enganche del portapiezas 422, y también tienen un ancho ligeramente mayor que el ancho correspondiente de las salientes 47 en la sección superior 52 del cuerpo principal 38 y un espaciado angular relativo que corresponde al espaciado angular relativo de las salientes 47, de modo que las aberturas 430 pueden alinearse con las salientes 47 y acomodarlas.
Todas las aberturas 430, excepto una, tienen además una longitud que es sólo ligeramente mayor que la longitud correspondiente de las salientes 47 del cuerpo principal 38. La abertura restante 430a es más larga y se extiende más lejos del perímetro de la abertura central 420 que las otras aberturas 430. Esta disposición proporciona al controlador una posición de referencia, o “cero”, que le permite determinar la orientación de las aberturas 430 y las característica de acoplamiento del portapiezas 422 por referencia a la ubicación y orientación de la abertura más larga 430.
A diferencia de los huecos 426, las aberturas 430 se extienden a través del espesor de la placa 413 y, por lo tanto, están abiertas tanto a las superficies superior como inferior 416, 428 de la placa 413. De esta manera, los objetos pueden pasar a través del espesor de la bandeja 400 en la zona de las aberturas 430. Las aberturas 430 también son ligeramente más largas y ligeramente más anchas que los huecos 426, para permitir una mayor tolerancia en la alineación entre las aberturas 430 y las salientes 47.
Las aberturas 430 están desplazadas angularmente con respecto a los huecos 426 por una pequeña distancia. Para los portapiezas 12c representados en las figuras 15 y 16, este desplazamiento angular está entre 1 grado y 10 grados, y puede ser de aproximadamente 8 grados, por ejemplo. Para portapiezas de otros tipos y configuraciones, el desplazamiento angular puede estar entre 15 y 25 grados, y puede ser de aproximadamente 20 grados, por ejemplo.
A continuación se describirá el acoplamiento y desacoplamiento entre un portador 14 y un portapiezas Tipo 1 12a, y la extracción del portapiezas 12a del portador 14, con referencia a las Figuras 22 a 26.
Como se muestra en la Figura 22, para acoplar un portapiezas 12a en una ubicación de portapiezas 414 en el portador 14, el portador 14 está dispuesto para mirar hacia arriba, con las paredes laterales 404a, 404b extendiéndose hacia arriba desde la base 402. El portapiezas 12a también está dispuesto para mirar hacia arriba y está dispuesto debajo del portador 14.
El portapiezas 12a se mueve hacia el portador 14 para aproximarse al portador 14 en la ubicación del portapiezas seleccionada 414 desde abajo. Como se muestra en la Figura 23, la sección superior 52 del cuerpo principal 38 está alineada con la porción circular de la abertura 420, y las salientes 47 en la sección superior 52 del cuerpo principal 38 están alineadas con las aberturas alargadas 430. Con el portapiezas 12a y la abertura 420 alineados de esta manera, la sección superior 52 del cuerpo principal 38 pasa hacia arriba a través de la abertura 420 desde abajo, con las salientes 47 pasando a través de las aberturas alargadas 430, hasta la posición mostrada en la Figura 24.
Cuando el hombro 55 del cuerpo principal 38 llega a la placa 413, el hombro 55 se apoya en la placa 413 en la región que rodea la abertura 420, y la sección inferior 54 del cuerpo principal 38 no puede pasar a través de la abertura 420 porque es demasiado grande. En este punto, debido al espaciado entre las salientes 47 y el hombro 55, las salientes 47 se ubican por encima de la placa 413.
A continuación, el usuario gira el portapiezas 12a según el desplazamiento angular definido entre las aberturas alargadas 430 y los huecos 426, de modo que las salientes 47, todavía por encima de la placa 413, queden alineadas con los huecos 426, tal como se muestra en las figuras 25a y 25b. El usuario luego permite que el portapiezas 12a se mueva hacia abajo una pequeña distancia, como se muestra en la Figura 26, de modo que las salientes 47 se acomoden en los huecos 426. En esta configuración, las salientes 47 del portapiezas 12a se acoplan con los huecos 426 del portador 14, y de este modo el portapiezas 12a se monta en el portador 14, con la sección superior 52 del cuerpo principal 38 por encima de la placa 413, y la sección inferior 54 del cuerpo principal 38 por debajo de la placa 413.
Se pueden montar portapiezas adicionales 12a en las otras ubicaciones de portapiezas 414 en el portador 14 de la misma manera, hasta que el portador 14 esté completamente cargado y listo para ser cargado en la máquina 1.
Para retirar un portapiezas 12a del portador 14, se lleva a cabo el proceso anterior en sentido inverso. Las salientes 47 del portapiezas 12a se desenganchan de los huecos 426 del portador 14 levantando el portapiezas 12a en una dirección de desenganche hasta que el hombro 55 entra en contacto con el lado inferior de la placa 413 y las salientes 47 quedan libres de los huecos 426. En esta configuración, el portapiezas 12a está desacoplado del transportador 14.
Luego, el portapiezas 12a se gira hacia atrás en el mismo desplazamiento anular hasta que las salientes 47 se alinean con las aberturas alargadas 430. A continuación, el portapiezas 12a se mueve hacia abajo en una dirección de retirada, de modo que la sección superior 52 del cuerpo principal 38 pasa a través de la abertura 420 y las salientes 47 pasan a través de las aberturas alargadas 430, retirando así el portapiezas 12a hasta que el portapiezas 12a se separa del portador 14 y puede retirarse.
Las característica de acoplamiento anteriores se utilizan para montar portapiezas de Tipo 1o 2 en el portador, o portapiezas de Tipo 3 que tienen sustancialmente el mismo cuerpo principal que los portapiezas de Tipo 1. En el caso de los portapiezas de Tipo 1 o 2, la pieza base se soporta en la sección superior 52 del cuerpo principal 38, y de esta manera se mantiene por encima de la placa 413 del portador 14 cuando el portapiezas y la pieza base asociada están montados en el portador 14. Para los portapiezas de Tipo 3 que tienen sustancialmente el mismo cuerpo principal que los portapiezas de Tipo 1, la pieza base se soporta en la sección inferior 54 del cuerpo principal 334, y por lo tanto se mantiene debajo de la placa 413 del portador 14 cuando el portapiezas 12c y la pieza base asociada están montados en el portador 14.
Se puede utilizar un portador alternativo 14b con característica de acoplamiento alternativas 432 para montar portapiezas 12c del Tipo 3 donde el cuerpo principal 338 del portapiezas 12c es un disco simple 344. En la Figura 27 se muestra un ejemplo de dicho portador 14b.
En este caso, la forma del portador 14b es sustancialmente la misma que la del portador 14 de la Figura 20, excepto que las característica de acoplamiento 432 de la placa 413 toman la forma de postes 434, que pueden montarse en la placa 413 del portador 14b a través de aberturas (no mostradas) provistas en la placa 413, de modo que los postes 434 cuelguen hacia abajo de la placa 413 cuando el portador 14b está en uso. Obsérvese que la Figura 27 muestra el portador 14b invertido, con una base 402 del portador 14b orientada hacia arriba, de modo que los postes 434 se extienden hacia arriba en la Figura 27. En este ejemplo, dos postes 434 están asociados con cada ubicación de portapiezas 414, y los postes 434 están dispuestos en los lados izquierdo y derecho de la ubicación de portapiezas 414.
La Figura 28 muestra un poste 434 de forma aislada y revela que cada poste 434 está provisto de regiones de acoplamiento del portapiezas 436. Cada región de acoplamiento del portapiezas 436 toma la forma de regiones rebajadas 438 que tienen un diámetro reducido en comparación con el cuerpo principal 440 del poste 434. Por encima y por debajo de la región rebajada 438 de diámetro reducido, las superficies de apoyo 442 se inclinan hacia afuera alejándose de la región rebajada 438 de diámetro reducido y extienden el cuerpo principal 440, para definir una región de cuello.
En uso, las regiones rebajadas 438 se acoplan con las aberturas de acoplamiento de portadores 350 en los portapiezas 12c que se han descrito anteriormente como se muestra en la Figura 16b. Para permitir el acoplamiento y desacoplamiento de los postes 434 en el portador 14b y las aberturas 350 en el portapiezas 12c, los cuerpos principales 440 de los postes 434 tienen un diámetro que es ligeramente menor que la porción 354 de diámetro mayor de las aberturas 350, y las regiones rebajadas 438 de los postes 434 tienen un diámetro que es ligeramente menor que la porción 356 de diámetro reducido de las aberturas 350.
Para montar un portapiezas 12c en el portador 14b, el portapiezas 12c se dispone debajo de la placa 413 y los postes 434. Las aberturas 350 provistas en el cuerpo principal en forma de disco 338 del portapiezas 12c están alineadas con los postes 434, específicamente de manera que la porción de diámetro grande 354 de cada abertura 350 se alinea con un poste 434. A continuación, el portapiezas 12c se mueve hacia arriba de manera que los postes 434 se enrosquen a través de las partes de gran diámetro 354 de las aberturas 350. El movimiento ascendente continúa hasta que las aberturas 350 se alinean verticalmente con los huecos 438 que definen las regiones de enganche del portapiezas 436 de los postes 434.
A continuación se gira el portapiezas 12c a través del desplazamiento angular para hacer que la porción 356 de diámetro reducido de la abertura 350 encaje en su lugar sobre la región 438 de diámetro reducido de los postes 434. En esta configuración, las superficies de apoyo 442 que rodean la región rebajada 438 de diámetro reducido entran en contacto con las superficies de apoyo inclinadas 442 en los postes 434, lo que impide el movimiento hacia abajo y hacia arriba del portapiezas 12c y, de ese modo, asegura el portapiezas 12c en su lugar en el portador 14b.
Se debe tener en cuenta que los portapiezas 12c pueden montarse alternativamente en el portador 14b con el portador 14b dispuesto en la configuración invertida de la Figura 27, de modo que los portapiezas 12c se bajen sobre los postes 434 desde arriba.
Debido a que los postes 434 tienen múltiples regiones de acoplamiento de portapiezas 436 en diferentes longitudes a lo largo de los postes 434, se pueden asegurar múltiples portapiezas 12c a cada par de postes 434, y por ende a cada ubicación de portapiezas 414, con los portapiezas 12c apilados uno sobre otro. Durante el proceso de aplicación del elemento, el portapiezas 12c puede retirarse y devolverse a diferentes ubicaciones para permitir el acceso a diferentes portapiezas y, por lo tanto, a diferentes piezas base. Para permitir este movimiento entre diferentes ubicaciones durante el proceso de aplicación de elementos, al menos una ubicación de portapiezas 414 debe tener solo un único portapiezas en su lugar, de modo que se pueda lograr el acceso para todos los portapiezas.
Se pueden proporcionar múltiples portadores adaptados para acomodar portapiezas de diferentes tipos, formas y tamaños. Para este fin, se pueden proporcionar aberturas 420 y postes 434 de diferentes formas, tamaños y ubicaciones, y en diferentes combinaciones, en diferentes portadores.
Por lo tanto, el sistema portador descrito anteriormente proporciona un sistema modular altamente adaptable que puede acomodar piezas base de cualquier tipo diferente. Las piezas base se pueden colocar de forma fácil y segura en los portapiezas, y varios portapiezas se pueden colocar de forma fácil y segura en los transportadores. Los portapiezas se pueden retirar y devolver al portador de forma rápida y sencilla durante el procesamiento, lo que hace que el sistema de portador sea especialmente adecuado para su uso en un proceso automatizado.
Resulta especialmente ventajoso el hecho de que el portador y el portapiezas estén configurados de tal manera que el portapiezas se monta y se retira del portapiezas desde abajo. Como resultado de esta disposición, las piezas base pueden ubicarse en una superficie superior de un portapiezas, de modo que generalmente estén orientadas hacia arriba para una fácil aplicación de elementos decorativos 2, pero el portapiezas puede montarse y quitarse del transportador mientras se soporta solo desde abajo, dejando la pieza base libre y sin requerir ningún soporte desde arriba, que de otra manera podría bloquear el acceso o arriesgar daños a la pieza base.
Una vez que los portapiezas se han montado en un portador, el portador se coloca en la máquina en una ubicación de inserción de la pieza base. A continuación se describirá la estructura básica del cuerpo de la máquina, incluida la ubicación de inserción de la pieza base.
Cuerpo de la máquina
Volviendo a las figuras 1a y 1b, la máquina 1 tiene un cuerpo que comprende una carcasa 13 dentro de la cual se define el volumen de trabajo 4.
El volumen de trabajo 4 alberga la mayoría de los componentes de la máquina, incluido el sistema portador de piezas 11, el sistema transportador de piezas 15, el sistema de manipulación de piezas 18, el sistema de localización de piezas 20, el sistema de localización de elementos 22, el sistema de presentación de elementos 24 y el sistema de aplicación de elementos 28.
Dentro del volumen de trabajo 4 se definen varias regiones operativas:
i) una región de recepción de piezas base donde las piezas base transportadas en el sistema portador de piezas base 11 se reciben inicialmente en el volumen de trabajo 4;
ii) una región de almacenamiento de piezas base donde las piezas base se almacenan en el volumen de trabajo 4 listas para la posterior aplicación de elementos;
iii) una región de recuperación de piezas base donde las piezas base se recuperan del sistema portador de piezas base 11;
iv) una región de trabajo de la pieza base, donde se aplican los elementos 2, y opcionalmente adhesivo, a la pieza base;
v) una región de salida de piezas base donde se colocan las piezas base transportadas en el sistema portador de piezas base 11 para salir del volumen de trabajo 4;
vi) una región de recepción de elementos, donde los elementos son recibidos inicialmente en el volumen de trabajo 4;
vii) una región de almacenamiento de elementos, donde los elementos se almacenan sobre o en un soporte de elementos 16 listos para su aplicación posterior a una pieza base;
viii) una región de clasificación de elementos donde los elementos se clasifican en ubicaciones de elementos en el soporte de elementos 16; y
ix) una región de presentación de elementos donde los elementos se presentan al sistema de aplicación de elementos 28 para su aplicación.
En la realización descrita, estas regiones se superponen. Se prevé que en otras realizaciones, sin embargo, las regiones puedan ser regiones distintas de la máquina 1 que no se superpongan entre sí, de modo de permitir que los diversos componentes de la máquina funcionen simultáneamente sin interferencias.
Dentro del volumen de trabajo 4 se definen tres direcciones de trabajo ortogonales: direcciones x, y y z. En esta realización, las direcciones se definen de la siguiente manera:
la dirección x es generalmente paralela a una línea trazada entre la región de recepción de la pieza base y la región de salida de la pieza base, es decir, paralela a una dirección de inserción de la pieza base;
la dirección y es generalmente paralela a una línea trazada entre la región de recepción de elementos y la región de almacenamiento de elementos, es decir, paralela a una dirección de inserción de elementos; y
la dirección z es generalmente perpendicular a las direcciones y y x, y es paralela a una dirección de aplicación, definida como la dirección en la que se mueve el aplicador mientras aplica un elemento decorativo 2 a la pieza base 3.
Las direcciones x, y y z también se denominarán ejes x, y y z respectivamente en la siguiente descripción.
Considerando la carcasa 13 con más detalle, haciendo referencia a la Figura 1a, las paredes de la carcasa 13 rodean el volumen de trabajo 4 por todos los lados. Una pared frontal 13a de la carcasa 13 es al menos parcialmente transparente, para proporcionar una ventana a través de la cual un usuario de la máquina puede observar el volumen de trabajo 4. La pared frontal 13a está articulada al resto de la carcasa 13, de modo que puede disponerse entre posiciones abiertas y cerradas para bloquear selectivamente el acceso al volumen de trabajo 4. Un interruptor de seguridad (no mostrado) está dispuesto entre la pared frontal 13a y el resto de la carcasa 13, y se activa y desactiva a medida que se abre y se cierra la pared frontal 13a, de modo que la máquina 1 solo puede funcionar cuando la pared frontal 13a está en la configuración cerrada. De esta manera, la pared frontal 13a se puede abrir para realizar tareas de mantenimiento cuando la máquina 1 está inactiva, pero debe cerrarse como medida de seguridad durante el funcionamiento de la máquina 1.
Las paredes seleccionadas de la carcasa de la máquina 13 están provistas de aberturas que se comunican con los lugares de inserción y extracción. En esta realización, una pared de carcasa izquierda 13b está provista de una abertura de entrada de pieza base (no visible) que se comunica con la ubicación de inserción de pieza base 5, y una pared de carcasa derecha 13c está provista de una abertura de salida de pieza base 17 que se comunica con la ubicación de extracción de pieza base 9. La pared frontal 13a está provista de una abertura de inserción de elementos 19 que se comunica con la ubicación de inserción de elementos 7. Sin embargo, se apreciará que cada una de estas aberturas puede estar dispuesta en cualquier pared adecuada de la carcasa 13.
Haciendo referencia a la Figura 29, que muestra la ubicación de inserción de la pieza base 5, que es sustancialmente idéntica a la ubicación de extracción de la pieza base 9, la ubicación de inserción de la pieza base 5 y la ubicación de extracción de la pieza base 9 comprenden respectivamente un cajón de entrada de la pieza base 6 y un cajón de salida de la pieza base 10. Los cajones de entrada y salida 6, 10 sobresalen del cuerpo de la máquina 1. Cada cajón 6, 10 tiene sustancialmente forma de bandeja, definiendo una base 6a, 10a para recibir un sistema portador de piezas base 11, una cara superior abierta 6b, 10b a través de la cual el sistema portador de piezas base 11 puede disponerse sobre, o retirarse de, la base 6a, 10a, y una cara abierta 6c, 10c contigua a la respectiva abertura de la pieza base en la carcasa de la máquina 13, para permitir que el sistema portador de piezas base 11 pase entre el cajón 6, 10 y el volumen de trabajo 4. La cara superior abierta 10b, 10b puede estar provista opcionalmente de una tapa móvil (no mostrada).
Cada cajón 6, 10 comprende un sensor portador (no mostrado) configurado para determinar si un sistema portador de piezas base 11 está dispuesto sobre la base 6a, 10a.
La máquina 1 comprende un sistema transportador de piezas base 15, mostrado en la Figura 1b, configurado para transportar el sistema portador de piezas base 11 desde el cajón de entrada de piezas base 6, a través de la máquina 1, y hasta el cajón de salida de piezas base 10. El sistema transportador de piezas base 15 se describirá con más detalle a continuación en la sección titulada 'Sistema de transporte de piezas base'.
Se puede emplear opcionalmente un escáner de código de barras (no mostrado) mientras el sistema portador de piezas base 11 se alimenta al volumen de trabajo 4, para leer un código de identificación único en el portador, como un código QR o RF. Este código de barras permite al controlador acceder a información sobre el sistema portador de piezas base 11, incluidas qué piezas base están sostenidas por el portador y su ubicación en el mismo, y tomar determinadas acciones en función de esa información, como se describirá con más detalle más adelante.
Como se puede observar en la Figura 1 a, el lugar de inserción de elementos 7 comprende un cajón de entrada de elementos 8 que sobresale del cuerpo de la máquina 1. El cajón 8 tiene sustancialmente forma de bandeja, definiendo una base para recibir un soporte de elementos 16 en el cual o sobre el cual se pueden disponer los elementos 2, una cara superior abierta a través de la cual se pueden insertar y/o quitar el soporte de elementos 16 y/o los elementos 2, y una cara abierta contigua a la abertura de inserción de elementos 19 en la carcasa de la máquina 13, para permitir que el soporte de elementos 16 pase entre el cajón 8 y el volumen de trabajo 4.
La máquina 1 comprende un sistema transportador de elementos, mostrado en las figuras 53 y 54, configurado para transportar el soporte de elementos 16 entre el cajón de entrada de elementos 8 y el volumen de trabajo 4. El sistema transportador de elementos se describirá con más detalle a continuación en la sección titulada 'Sistema transportador de elementos'.
Sistema de transporte de piezas base
La Figura 30 muestra el sistema transportador de piezas base 15 de forma aislada y revela que el sistema transportador de piezas base 15 comprende una primera, una segunda y una tercera parte 446, 447, 448.
La primera parte 446 está configurada para transportar el sistema portador de piezas base 11 desde el cajón de entrada 6, a través de la abertura de la pieza base, y hacia la región de recepción de piezas base del volumen de trabajo 4.
La segunda parte 447 está configurada para mover el sistema portador de piezas base 11 dentro del volumen de trabajo 4.
La tercera parte 448 está configurada para transportar el sistema portador de piezas base 11 desde la región de salida de piezas base, a través de la abertura de piezas base, y hacia el cajón de salida de piezas base 10.
Considerando cada parte por turno, haciendo referencia a las Figuras 31 y 32, la primera parte 446 del sistema transportador de piezas base 15 comprende un soporte 450 que está configurado para soportar el sistema portador de piezas base 11 y que es movible entre el cajón de entrada 6 y la región de recepción de piezas base. En esta realización, la primera parte 446 comprende un riel 452 que se extiende entre el cajón de entrada 6 y la región de recepción de la pieza base, y el soporte 450 toma la forma de una plataforma 454 que está montada y se puede mover a lo largo del riel 452.
La máquina 1 comprende un controlador para controlar el movimiento de la plataforma 454. El controlador está configurado para recibir una señal del sensor portador que indica si hay un sistema portador de piezas base 11 en la plataforma 454 y, al recibir dicha señal, emitir una señal para hacer que la plataforma 454 y, por lo tanto, el sistema portador de piezas base 11 se muevan a lo largo del riel 452 hasta la región de recepción de piezas base. Una vez que el sistema portador de piezas base 11 se ha retirado de la plataforma 454, la plataforma 454 puede regresar al cajón de entrada 6, lista para recibir el siguiente sistema portador de piezas base 11.
En otras realizaciones, el riel 452 y la plataforma 454 pueden reemplazarse opcionalmente con un transportador que se extiende entre el cajón de entrada 6 y la región de recepción de la pieza base, y el controlador puede configurarse para avanzar el transportador para mover el sistema portador de la pieza base 11 desde el cajón de entrada 6 a la región de recepción de la pieza base.
Como se mencionó anteriormente, la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15 está configurada para mover el sistema transportador de piezas base 11 dentro del volumen de trabajo 4. Más específicamente, la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15 está configurada para retirar el sistema portador de piezas base 11 de la región de recepción de piezas base, para almacenar el sistema portador de piezas base 11 en la región de almacenamiento de piezas base, para mover repetidamente el sistema portador 11 de ida y vuelta entre la región de almacenamiento de piezas base y la región de recuperación de piezas base, para la recuperación de piezas base 3, y el almacenamiento del sistema portador de piezas base 11 y las piezas base 3 restantes durante el proceso de aplicación posterior, y para mover el sistema portador de piezas base 11 a la región de salida de piezas base.
Haciendo referencia a la Figura 33, en la realización mostrada, la región de recepción de pieza base 800, la región de almacenamiento de pieza base 802, la región de recuperación de pieza base 804 y la región de extracción de pieza base 806 están todas ubicadas generalmente en la parte trasera del volumen de trabajo 4, y están ubicadas generalmente en el mismo plano xz. En este caso, las cuatro regiones están dispuestas para definir cuatro esquinas de un rectángulo, comenzando en la parte inferior izquierda con la región de recepción de la pieza base 800, moviéndose en el sentido de las agujas del reloj hacia arriba a lo largo del eje z hasta la región de almacenamiento de la pieza base 802, a la derecha a lo largo del eje x hasta la región de recuperación de la pieza base 804 y hacia abajo a lo largo del eje z hasta la región de salida de la pieza base 806, aunque también se prevén otras disposiciones de estas regiones. De este modo, la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas 15 debe estar configurada para permitir el movimiento hacia arriba, abajo, izquierda y derecha, en las direcciones z y x, entre las cuatro regiones.
Volviendo a la Figura 30, la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15 comprende un riel horizontal 456, un carro horizontal 458 montado en el riel 456, y una pinza 460 que está soportada por un soporte 461, y configurada para sujetar el sistema transportador de piezas base 11.
Para lograr el movimiento horizontal requerido, el riel horizontal 456 se extiende horizontalmente en una dirección desde la región de almacenamiento de piezas base 802 hasta la región de recuperación de piezas base 804, y el carro horizontal 458 está montado y se puede mover a lo largo del riel horizontal 456.
Para lograr el movimiento vertical requerido, el soporte 461 se soporta en el carro horizontal 458 a través de un brazo extensible 462. El brazo extensible 462 está configurado para permitir el movimiento de la pinza 460 hacia arriba y hacia abajo en una dirección vertical, desde la región de recepción de la pieza base hacia la región de almacenamiento de la pieza base. Para ello, el brazo extensible 462 comprende un carril vertical 464 y un carro vertical 466 que soporta el soporte 461 y, a su vez, la pinza 460. El carro vertical 466 está montado y se puede mover a lo largo del riel vertical 464.
El controlador de la máquina está configurado para controlar el funcionamiento de la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15, incluido el funcionamiento de la pinza 460, el movimiento del soporte 461 a lo largo de los rieles 456, 464 y la extensión y retracción del brazo extensible 462. De esta manera, el controlador controla el movimiento de la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15 entre la región de recepción de piezas base, la región de almacenamiento de piezas base 802, la región de recuperación de piezas base 804 y la región de salida de piezas base 806.
En uso, una vez que el sistema portador de piezas base 11 ha sido entregado a la región de recepción de piezas base 802 por la plataforma 454 de la primera parte 446 del sistema transportador de piezas base 15, el controlador está configurado para emitir señales para hacer que la segunda parte 447 del sistema transportador de piezas base 15 realice la siguiente operación:
a) hacer que la pinza 460 se mueva a la región de recepción de la pieza base 800 extendiendo el brazo extensible 462 a una posición extendida y moviendo el soporte 461 a lo largo del riel 456 a una posición hacia la izquierda, como se muestra en la Figura 34;
b) hacer que la pinza 460 agarre el sistema portador de piezas base 11;
c) hacer que la pinza 460 se mueva a la región de recuperación de pieza base 804, como se muestra en la Figura 35, retrayendo el brazo extensible 462 a una posición retraída y moviendo el soporte 461 a lo largo del riel 456 a una posición hacia la derecha, retirando así el sistema portador de pieza base 11 de la plataforma 454 y moviéndolo a la región de recuperación de pieza base 804 para la recuperación de una pieza base 3;
d) después de recuperar una pieza base 3, hacer que la pinza 460 se mueva a la región de almacenamiento de piezas base 802, como se muestra en la Figura 36, moviendo el soporte 461 a lo largo del riel 456 hacia la posición izquierda mientras se retiene el brazo extensible 462 en la posición retraída;
e) después de completar el proceso de aplicación, hacer que la pinza 460 regrese a la región de recuperación de pieza base 804 que se muestra en la Figura 36, moviendo el soporte 461 a lo largo del riel 456 a una posición hacia la derecha mientras se retiene el brazo extensible 462 en la posición retraída, para permitir el retorno de la pieza base 3 al portador 13, y la recuperación de una nueva pieza base 3;
f) repetir los pasos d) y e) hasta que se hayan recuperado todas las piezas base 3 y se hayan devuelto al transportador 14;
g) después de que la pieza base final 3 haya sido devuelta al portador 14, hacer que la pinza 460 se mueva a la región de salida de la pieza base 806, como se muestra en la Figura 37, extendiendo el brazo extensible 462 a una posición extendida mientras se retiene el soporte 461 en la posición hacia la derecha;
h) hacer que la pinza 460 libere el sistema portador de piezas base 11 en la región de salida de piezas base 806.
Opcionalmente, después o durante la etapa c), el controlador puede configurarse para hacer que la plataforma 454 de la primera parte 446 del sistema transportador de piezas base 15 regrese al cajón de entrada de piezas base 6, lista para recibir un nuevo sistema transportador de piezas base 11.
Pasando ahora a la tercera parte 448 del sistema transportador de piezas base 15, y haciendo referencia nuevamente a las Figuras 30, 31 y 32, la tercera parte es sustancialmente idéntica a la primera parte 446, pero funciona a la inversa, para hacer que una plataforma (no visible en la Figura 30) se mueva desde la región de salida de la pieza base 806 al cajón de salida de la pieza base 10, donde el sistema transportador de piezas base 11 se puede retirar de la plataforma. Una vez que el sistema portador de piezas base 11 se ha retirado de la plataforma, la plataforma puede regresar a la región de salida de piezas base 806, lista para recibir el siguiente sistema portador de piezas base 11.
Gracias a los cajones de entrada y salida de piezas 6, 10 y al sistema transportador de piezas 15, las ubicaciones de inserción y salida de piezas 4, 8 están separadas físicamente del volumen de trabajo 4 y, por tanto, de los demás elementos móviles de la máquina 1, de modo que el operador puede cargar el sistema transportador 11 en la ubicación de inserción de piezas 4 y retirarlo de la ubicación de extracción de piezas 8 de forma segura, mientras la máquina 1 está en funcionamiento. Debido a esta característica de seguridad, y debido al uso de partes separadas del sistema de transporte 16 para la entrega inicial y el retiro final del sistema de transporte 11 del volumen de trabajo 4, la máquina 1 no necesita detener el proceso de aplicación mientras los sistemas de transporte 11 se cargan y se retiran de la máquina 1. En lugar de ello, el usuario dispone de un ciclo de transporte completo en el que cargar un nuevo sistema de transporte de piezas base 11 en la máquina 1, y retirar el sistema de transporte completo 11 de la máquina 1, en cualquier momento conveniente durante ese ciclo, y el proceso de aplicación continuará sin interrupciones.
Una vez dispuestos los portapiezas 12 en la máquina 1 sobre los portadores de piezas 14, los portapiezas 12 pueden retirarse de los portadores 14 y manipularse dentro del volumen de trabajo 4 de la máquina 1 mediante el sistema de manipulación de piezas 18, que ahora se describirá con más detalle.
Sistema de manipulación de piezas base
En referencia a la Figura 33, el sistema de manipulación de piezas base 18 está configurado para mover piezas base 3 entre la región de almacenamiento de piezas base 802 y la región de trabajo de piezas base 808, para ubicar y orientar la pieza base 3 en una ubicación de referencia y orientación deseadas dentro de la región de trabajo de piezas base 808, y para manipular las piezas base 3 dentro de la región de trabajo de piezas base 808 para la aplicación de los elementos 2 en las ubicaciones de los elementos individuales.
Haciendo referencia a la Figura 38, que muestra el sistema de manipulación de piezas base 18 de forma aislada, la máquina 1 comprende un soporte móvil 470 en forma de un brazo manipulador 472 que está configurado para soportar un portapiezas 12 y su pieza base asociada 3, para permitir que el portapiezas 12 y la pieza base 3 se muevan dentro de la región de trabajo de la pieza base 808.
El brazo manipulador 472 comprende un cuerpo alargado 474 que se acopla con el portapiezas 12, y un dispositivo de accionamiento 476 sobre el cual está montado el cuerpo alargado 474.
Como se muestra en la Figura 39, particularmente el recuadro de primer plano que muestra el cuerpo alargado 474 en detalle, se proporciona una característica de conexión 478 en el extremo del cuerpo alargado 474, en forma de una saliente 478a. La saliente 478a tiene sustancialmente los mismos contornos que el hueco que define la característica de conexión 48 en el portapiezas 12, de modo que la saliente 478a en el brazo manipulador 472 encajará perfectamente en el hueco correspondiente en un portapiezas 12. En este ejemplo, por lo tanto, la saliente 478a es troncocónica. En la saliente troncocónica 478a se dispone un elemento de bloqueo 480 en forma de un par de orejetas salientes 480a, 480b.
El dispositivo de accionamiento 476 está configurada para permitir la libertad de movimiento y orientación de la pieza base 3 dentro de la región de trabajo de la pieza base 808.
Volviendo a la Figura 38, el dispositivo de accionamiento 476 comprende pistas horizontales y verticales 476a, 476b, carros horizontales y verticales 476c, 476d y un cuerpo de accionamiento 482 montado en uno de los carros 476c. El cuerpo alargado 474 está montado en el cuerpo de accionamiento 482.
La pista horizontal 476a corre a lo largo de la dirección y, y el carro horizontal 476c está montado de forma móvil en la pista horizontal 476a para el movimiento horizontal. La pista vertical 476b está montada en el carro horizontal 476c.
La pista vertical 476b corre a lo largo de la dirección z, y el carro vertical 476d está montado en la pista vertical 476b para el movimiento vertical.
Haciendo referencia a la Figura 40, que muestra el cuerpo de accionamiento 482 con más detalle, el cuerpo de accionamiento 482 está montado en el carro horizontal 476c para permitir el movimiento pivotante del cuerpo de accionamiento 482 alrededor del eje y de la máquina 1. Para este fin, el carro horizontal 476c comprende una barra de pivote 484 que se extiende paralela al eje y. El cuerpo de accionamiento 482 comprende un cuerpo principal 482a que está ubicado lejos de la barra de pivote 484, y brazos de pivote izquierdo y derecho 482b, 482c que se extienden hacia la barra de pivote 484. Los brazos de pivote izquierdo y derecho 482b, 482c se unen a la varilla 484 en los cilindros de pivote 482d, 482e, que tienen orificios (no visibles) que alojan los extremos de la varilla de pivote 484. Los cilindros de pivote 482d, 482e pueden hacerse pivotar alrededor de la varilla de pivote 484, provocando así que los brazos de pivote 482b, 482c y el cuerpo principal 482a también pivoten. Finalmente, volviendo a la Figura 39, el cuerpo alargado 474 está montado en el cuerpo del actuador 482 de manera de permitir la rotación del cuerpo alargado 474 alrededor de su eje alargado. En la orientación del cuerpo alargado 474 que se muestra en la Figura 39, el cuerpo alargado 474 se extiende generalmente paralelo al eje z, de modo que esta rotación es alrededor del eje z. Sin embargo, se apreciará que si el cuerpo de accionamiento 482 ha girado el cuerpo alargado 482 alrededor del eje x de tal manera que el cuerpo alargado 474 se extiende generalmente paralelo al eje y, como se muestra en la Figura 40, esta rotación será en cambio una rotación alrededor del eje y. También son posibles ejes intermedios entre los ejes y y z dependiendo del grado de rotación del cuerpo de accionamiento 482, por ejemplo como se muestra en la Figura 41.
De este modo, el dispositivo de accionamiento 476 está configurado para permitir la traslación del portapiezas 12 y la pieza base asociada 3 en direcciones paralelas a los ejes y y z, y la rotación del portapiezas 12 y la pieza base asociada 3 alrededor de ejes de rotación paralelos a los ejes y, x y z.
Se apreciará que la disposición descrita no permite la traslación a lo largo de direcciones paralelas al eje x. Sin embargo, la máquina 1 permite el movimiento relativo del eje x para todos los componentes necesarios por otros medios. Por ejemplo, como se ha descrito anteriormente, el sistema transportador de piezas base 15 puede hacer que el portador 14, y por tanto los portapiezas 12, se muevan en la dirección x, de modo que se pueda efectuar un movimiento relativo en el eje x entre el brazo manipulador 472 y los portapiezas 12 en el portador 14. Como se describirá más adelante, el aplicador de elementos 30 y el aplicador de adhesivo 32 se mueven cada uno en paralelo al eje x, de modo que se puede efectuar un movimiento relativo en el eje x entre la pieza base 3 y el aplicador de elementos 30 y el aplicador de adhesivo 32. De esta manera, mientras que el brazo manipulador 472 sólo puede moverse en dos de las tres dimensiones, el movimiento relativo entre el brazo manipulador 472 y otros componentes de la máquina (incluidos los portapiezas 12 en el portador 14, el aplicador de elementos 30 y el aplicador de adhesivo 32) es posible en las tres dimensiones.
El dispositivo de accionamiento 476 comprende motores que están dispuestos para efectuar movimiento en todas las direcciones posibles. El controlador está configurado para emitir señales apropiadas para hacer que los motores se muevan para efectuar el movimiento requerido.
Cuando la máquina 1 va a comenzar a trabajar en una pieza base seleccionada en particular, el controlador instruirá al dispositivo de accionamiento 476 para que haga que el brazo manipulador 472 retire el portapiezas 12 correspondiente del portador 14. Este proceso tiene dos etapas: en una primera etapa el brazo manipulador 472 se conecta al portapiezas 12, y en una segunda etapa el brazo manipulador 472 desengancha y retira el portapiezas 12 del portador 14 y lo lleva a la región de trabajo de la pieza base.
Para iniciar el proceso, el controlador envía una señal al sistema transportador de piezas base 15 para hacer que el transportador 14 se mueva a la región de recuperación de piezas base. Dentro de la región de recuperación de la pieza base, se selecciona una posición particular del eje x que alinea el portapiezas seleccionado 12 con el brazo manipulador 472 en el eje x.
A continuación, el controlador envía una señal al dispositivo de accionamiento 476 para mover el brazo manipulador 472 a lo largo del eje y hasta que el portapiezas seleccionado esté alineado con el brazo manipulador 472 en el eje y. El brazo manipulador 472 está dispuesto específicamente de tal manera que las orejetas 480a, 480b en la saliente 478a del brazo manipulador 472 están alineadas angularmente con los canales 72a, 72b en el hueco.
El brazo manipulador 472 y el portapiezas 12 seleccionado ahora están en una configuración alineada, como se muestra en la Figura 42, con la característica de conexión 478 del brazo manipulador 472 directamente debajo de la característica de conexión correspondiente 70 en el portapiezas 12.
A continuación, el controlador envía una señal al dispositivo de accionamiento 476 para mover el brazo manipulador 472 verticalmente hacia arriba a lo largo del eje z, hasta que la saliente 478a del brazo manipulador 472 se ubica dentro de la característica de conexión 70 del portapiezas 12, como se muestra en la Figura 43. A medida que la saliente 478a del brazo manipulador 472 se mueve hacia el interior de la característica de conexión 70 del portapiezas, las orejetas 480a, 480b en la saliente 478a se mueven hacia arriba a través de los canales 72a, 72b adyacentes al hueco (no visibles en la Figura 43). De esta manera, el brazo manipulador 472 y el portapiezas 12 se 'acoplan', de manera que el brazo manipulador 472 se conecta al portapiezas 12, con las orejetas 480a, 480b ubicadas en los canales correspondientes 72a, 72b.
Una vez que la característica de conexión 478 del brazo manipulador 472 ha entrado en contacto con la característica de conexión 70 del portapiezas 12, comienza la segunda etapa.
Para iniciar esta segunda etapa, el controlador simplemente permite el movimiento ascendente del brazo manipulador 472 para continuar una corta distancia. Este movimiento ascendente continuo actúa para levantar el portapiezas 12 hacia arriba de modo que las salientes 47 en el portapiezas 12 se muevan fuera de los huecos 426 en la base 402 de la placa portadora 413, como se muestra en las Figuras 44a y 44b, desenganchando así el portapiezas 12 del portador 14.
A continuación, el controlador hace que el cuerpo alargado 474 del brazo manipulador 472 gire alrededor del eje z, según el ángulo de desplazamiento predeterminado. Las orejetas 480a, 480b del brazo manipulador 472 se bloquean contra los canales 72a, 72b del portapiezas 12 (no visibles en las figuras 44a y 44b), garantizando así que a medida que el cuerpo alargado 474 gira, el portapiezas 12 gira con él.
Una vez que el cuerpo alargado 474 y el portapiezas 12 han girado a través del ángulo de desplazamiento, las salientes 47 se alinean con las aberturas 430 en la placa 413, como se muestra en la Figura 45. Como se muestra en la Figura 46, el controlador luego hace que el brazo manipulador 472 se mueva hacia abajo en la dirección z, para retirar el portapiezas 12 a través de la abertura 420 en la placa 413 del portador 14, retirando así completamente el portapiezas 12 del portador 14.
A continuación, el controlador hace que el dispositivo de accionamiento 476 mueva el brazo manipulador 472, y por tanto el portapiezas 12, hacia la región de trabajo de la pieza base, tal como se muestra en la Figura 47.
Por lo tanto, el brazo manipulador 472 proporciona un medio sencillo para manipular los portapiezas 12 en cualquier dirección que se requiera en la máquina 1. En particular, la característica de conexión 478 permite que el brazo manipulador 472 se conecte de forma rápida, fácil y segura al portapiezas 12, y la disposición de accionamiento 476 permite todos los grados de flexibilidad que se requieren para el proceso dentro del volumen de trabajo 4 de la máquina 1.
Es particularmente ventajoso que una única dirección ascendente actúe como dirección de conexión para efectuar la conexión entre el brazo manipulador 472 y el portapiezas 12, y como dirección de desacoplamiento para efectuar el desacoplamiento del portapiezas 12 del portador 14. De esta manera, un único movimiento ascendente puede utilizarse tanto para conectar el brazo manipulador 472 al portapiezas 12 como para desacoplar el portapiezas 12 del portador 14, permitiendo que ambos procesos ocurran simultáneamente, aumentando así la eficiencia y el rendimiento de la máquina 1.
Una vez que la pieza base 3 se ha colocado correctamente en la región de trabajo, la pieza base 3 se alinea y orienta con mayor precisión, de modo que está lista para la aplicación de los elementos decorativos 2. Esta alineación y orientación se realiza mediante el sistema de localización de piezas 20, que se describirá a continuación.
Sistema de localización de piezas base
Cuando una pieza base particular se dispone en un portapiezas 12, el portapiezas 12 puede proporcionar un cierto grado de libertad en cuanto a la ubicación y orientación precisas de la pieza base 3 dentro del portapiezas 12. Para evitar que un usuario tenga que localizar y orientar con precisión cada pieza base 3 en su portapiezas 12 (lo que sería difícil y llevaría mucho tiempo, e incluso podría no ser posible con el grado de precisión requerido), y para garantizar la colocación precisa de los elementos 2 en la pieza base 3 en ubicaciones de elementos precisas, la máquina 1 está configurada para alinear la pieza base 3 de forma automática y precisa con una ubicación y orientación de destino predeterminadas.
Esta alineación y orientación se efectúa mediante el sistema de localización de piezas base 20, que está configurado para localizar y orientar la pieza base 3 en una ubicación de destino y una orientación de destino dentro del volumen de trabajo 4 de la máquina 1.
Para este propósito, a cada pieza base de un tipo particular, como por ejemplo un diseño particular de anillo o un diseño particular de colgante, se le asigna una característica de referencia principal. La característica de referencia principal puede ser identificada, por ejemplo, por los diseñadores durante el proceso de diseño.
La característica de referencia principal es común a todas las piezas de un tipo particular. La característica de referencia principal también se selecciona para que sea única entre las características de una pieza base en particular, es decir, la característica de referencia principal solo debe aparecer una vez en la pieza base. Opcionalmente, la característica de referencia principal puede seleccionarse para que sea lo suficientemente pequeña en relación con el tamaño de la pieza base, de modo que la identificación de la característica de referencia principal proporcione al controlador una indicación del posicionamiento exacto de la pieza base en la región de trabajo de la pieza base en la máquina 1. Por ejemplo, la característica de referencia principal puede ser una característica moldeada en el cuerpo de la pieza base o una disposición particular de cavidades receptoras de elementos.
La Figura 48 muestra un ejemplo de característica de referencia principal 486 de una pieza base 3 que comprende un colgante en forma de V. En este ejemplo, la característica de referencia principal 486 es una disposición de cavidades 488 en el punto de la 'V'. La naturaleza de la característica de referencia principal variará según la naturaleza de la pieza base.
En referencia a la Figura 49, el sistema de localización de piezas base 20 comprende un sistema de sensor y un controlador, que está configurado para procesar información del sistema de sensor y enviar una señal al brazo manipulador 472, para hacer que el brazo manipulador 472 se mueva para disponer la pieza base en la ubicación y orientación objetivo.
El sistema de sensores consta de un sensor, representado aquí como una cámara 490. La cámara 490 está dispuesta en el volumen de trabajo 4 de la máquina 1 de tal manera que, cuando la pieza base 3 ha sido dispuesta en la región de trabajo por el brazo manipulador 472, la cámara 490 es capaz de visualizar al menos una parte de la pieza base 3. En esta realización, como se muestra en la Figura 49, la cámara 490 está dispuesta en el mismo carro 491 que el aplicador de adhesivo 32, de modo que la cámara 490 puede ver la pieza base 3 directamente para tomar una lectura apropiada si el carro 491 está dispuesto sobre la pieza base 3. La cámara 490 está preferiblemente ubicada a no más de aproximadamente 30 mm de la pieza base 3 cuando se captura la imagen.
El controlador está configurado para almacenar o recibir y procesar la siguiente información:
i) una imagen de referencia de la característica de referencia principal 486 en la pieza base 3, enviada por la cámara 490, como se muestra en la Figura 49;
ii) información sobre la ubicación de la cámara 490 cuando se capturó la imagen de referencia;
iii) información relativa a una ubicación de destino de la característica de referencia principal 486, correspondiente a una ubicación específica 492 dentro de la región de trabajo de la pieza base, como se muestra en la Figura 50, que indica la ubicación de destino de la característica de referencia principal 486; y
iv) información relativa a una orientación angular objetivo de la característica de referencia principal 486, como se muestra en la Figura 50, que indica la orientación objetivo de la característica de referencia principal 486.
Al recibir la imagen de referencia de la cámara 490, el controlador se configura para:
a) determinar a partir de la imagen de referencia i) una ubicación de la característica de referencia principal 486 en la imagen (la ubicación de la característica de referencia determinada) y ii) una orientación de la característica de referencia principal 486 en la imagen (la orientación de la característica de referencia determinada);
b) calcular, con base en la ubicación de la característica de referencia determinada, la posición conocida de la cámara 490 y la ubicación de la característica de referencia de destino, un desplazamiento lineal relativo entre la ubicación de la característica de referencia determinada y la ubicación de la característica de referencia de destino;
c) calcular, basándose en la orientación de la característica de referencia determinada y la orientación de la característica de referencia objetivo, un desplazamiento angular relativo entre la orientación de la característica de referencia determinada y la orientación de la característica de referencia objetivo; y
d) emitir una señal al brazo manipulador 472 para mover el brazo manipulador 472, y por ende la pieza base 3 i) linealmente de modo que la ubicación de la característica de referencia real se alinee con la ubicación de la característica de referencia objetivo, y/o ii) angularmente de modo que la orientación de la característica de referencia real se alinee con la orientación de la característica de referencia objetivo.
En la práctica, los pasos b) y c) pueden llevarse a cabo de varias maneras. Por ejemplo, el controlador puede calcular primero la ubicación u orientación de la característica de referencia real y luego puede calcular un desplazamiento entre la ubicación u orientación de la característica de referencia real y la ubicación u orientación de la característica de referencia de destino. Como alternativa, el controlador puede calcular directamente el desplazamiento entre la ubicación o la orientación de la característica de referencia real y la ubicación o la orientación de la característica de referencia de destino.
El brazo manipulador 472 es movido por el dispositivo de accionamiento 476 que ya ha sido descrito anteriormente.
Como se señaló anteriormente en la sección titulada “sistema de manipulación de piezas base”, El brazo manipulador 472 puede permitir traslaciones únicamente en las direcciones y y z, mientras que se puede confiar en el movimiento de otros componentes para traslaciones relativas en la dirección x. Por tanto, la ubicación del objetivo puede corresponder únicamente a las coordenadas y y z del objetivo. En algunos ejemplos, la coordenada z puede estar fijada por parámetros del portapiezas 12, y por lo tanto puede que solo sea necesario ajustar la coordenada y, en cuyo caso la ubicación del objetivo puede corresponder solo a una coordenada y.
Con la pieza base correctamente situada y orientada, la máquina 1 calcula entonces las ubicaciones precisas de los elementos en la pieza base 3, de modo que los elementos decorativos 2 se puedan aplicar exactamente en las ubicaciones correctas.
Sistema de localización de elementos
Para una pieza base 3 con cavidades, las ubicaciones de los elementos se definen mediante cavidades, que son ubicaciones discretas que están premoldeadas en la pieza base 3. En este caso, cuando se aplica un elemento 2 a la pieza base 3, es importante que se aplique directamente en una cavidad. Si un aplicador intenta aplicar un elemento 2 descentrado con respecto a una cavidad, o en una ubicación donde no hay ninguna cavidad, el elemento 2 no se aplicará correctamente o con éxito, y el elemento 2 puede sufrir daños. De manera similar, es importante que el adhesivo se aplique con precisión en la cavidad, para evitar el exceso de adhesivo en otras partes del cuerpo principal que podrían ser visibles en el artículo terminado, lo que afectaría la estética del artículo.
Para una pieza base 3 colocada con arcilla epoxi, no hay ubicaciones de elementos específicos preestablecidas por la pieza base 3, y los elementos 2 se pueden aplicar en cualquier parte de la arcilla epoxi. Para garantizar el patrón correcto de los elementos 2 y garantizar que todos los elementos 2 encajen en la pieza base 3, se deben determinar las ubicaciones de los elementos antes de que comience el proceso de aplicación. Además, debido a que la arcilla epoxi es moldeable, la aplicación de un elemento 2 en la arcilla epoxi provocará el desplazamiento de la arcilla epoxi en la proximidad del elemento 2, lo que afectará la forma general de la arcilla epoxi. Por lo tanto, la aplicación del elemento puede distorsionar la forma de maneras indeseables. Este desplazamiento y la variación de forma dinámica se pueden modelar para predecir el comportamiento de la arcilla epoxi en la aplicación de elementos a fin de minimizar o controlar la distorsión de la forma, por ejemplo, controlando las ubicaciones de los elementos y el orden en que se aplican los elementos 2.
Si todas las piezas de un tipo particular son absolutamente idénticas, sin variabilidad dimensional debido al proceso de fabricación, se puede saber que las ubicaciones de los elementos son idénticas para cada pieza base. Se puede desarrollar un modelo base para un diseño de pieza base particular, incluidas las ubicaciones de los elementos conocidos, y se puede suministrar al controlador. A continuación, el controlador puede indicar a la máquina 1 que aplique elementos en las ubicaciones de los elementos en el modelo base.
Sin embargo, en realidad, las tolerancias de fabricación implican que existe cierta variabilidad dimensional entre las piezas base y, por lo tanto, las ubicaciones de los elementos no son absolutamente idénticas en piezas base del mismo tipo. Una diferencia incluso del orden de 0.025 mm entre una ubicación de elemento esperada y una ubicación de elemento real puede ser suficiente para comprometer la calidad de un artículo, y las tolerancias de fabricación normalmente superan este orden de magnitud. Por lo tanto, en realidad, las ubicaciones reales de los elementos se desviarían de las del modelo base.
Para una pequeña cantidad de cavidades de un artículo con conjunto de cavidades, las ubicaciones precisas de los elementos podrían determinarse fácilmente de manera empírica, por ejemplo, mediante imágenes directas, y el modelo base podría actualizarse utilizando solo estas ubicaciones determinadas empíricamente. Sin embargo, un proceso de este tipo requeriría un tiempo prohibitivo para una pieza de gran tamaño con numerosas ubicaciones de elementos. Tampoco sería viable para un artículo fabricado con arcilla epoxi, donde no hay ubicaciones de elementos preestablecidas en la pieza base para crear imágenes.
El sistema de localización de elementos proporciona un equilibrio entre los dos extremos de un modelo puramente teórico que no sería suficientemente preciso y las localizaciones determinadas empíricamente que serían precisas pero requerirían un tiempo inaceptablemente alto. Para este fin, el sistema de ubicación de elementos combina un modelo base para un diseño de pieza base particular con una pequeña cantidad de parámetros obtenidos empíricamente de la pieza base real y desarrolla un modelo actualizado que proporciona ubicaciones de elementos más precisas en un plazo de tiempo eficiente.
Haciendo referencia a la Figura 51, el sistema de ubicación de elementos 22 comprende un sistema de sensores 500 y un controlador 900. En la realización descrita, el sistema sensor 500 comprende un sensor en forma de cámara, que en este caso es la misma cámara que la cámara 490 del sistema de localización de piezas 20, es decir la cámara 490 prevista en el carro 491 que soporta el aplicador de adhesivo 32.
El sistema de sensores 500 está configurado para determinar un parámetro secundario de un área particular de la pieza base. Esto se compara con un parámetro secundario esperado de la misma área de la pieza base en el modelo base y se calcula una desviación entre los parámetros secundarios esperados y medidos. A continuación, el modelo base se actualiza en función de la desviación para proporcionar un modelo actualizado con información más precisa sobre las ubicaciones reales de los elementos de la pieza base 3.
El sistema de ubicación de elementos 22 lleva a cabo la actualización y calcula un modelo actualizado con ubicaciones de elementos actualizadas para un área de pieza base particular y un conjunto particular de ubicaciones de elementos dentro de ella. El área puede ser toda la pieza base 3, de modo que el conjunto puede contener todas las ubicaciones de los elementos, o el área puede ser solo una parte de la pieza base 3, de modo que el conjunto puede contener solo una porción de las ubicaciones de los elementos de la pieza base 3. Posteriormente se podrán realizar diferentes cálculos y actualizaciones para distintas áreas de la pieza base.
El uso de diferentes modelos calculados para diferentes áreas de la pieza base puede ser beneficioso porque las diferentes áreas pueden desviarse del modelo base de diferentes maneras. Por ejemplo, como resultado del proceso de fabricación, algunas áreas pueden ser particularmente susceptibles a la elongación en una dirección particular, mientras que otras pueden ser particularmente susceptibles a rotar o torcer alrededor de un eje particular. Las áreas de la pieza base se pueden decidir de acuerdo con estas diferentes tendencias de desviación, de modo de equilibrar la necesidad de velocidad y eficiencia con el objetivo de proporcionar un modelo calculado general preciso para toda la pieza base 3. El parámetro secundario calculado por el sistema de sensores 500 puede tomar varias formas. En un ejemplo, el sistema sensor 500 hace uso de las características de referencia secundarias primera y segunda 487 en el área de la pieza base, y determina una característica de cada una de las características de referencia secundarias primera y segunda 487, a la que se le asigna un valor característico. El parámetro secundario es la diferencia entre el valor característico de la primera característica de referencia secundaria y el valor característico de la segunda característica de referencia secundaria. La característica puede ser, por ejemplo, una posición lineal o angular dentro del volumen de trabajo 4, de modo que el parámetro secundario sea un desplazamiento lineal o angular entre la primera y la segunda característica de referencia secundaria 487.
Al igual que la característica de referencia principal 486, las dos características de referencia secundarias 487 son comunes a todas las piezas base de ese tipo y de manera similar pueden ser características que están moldeadas en la pieza base 32, o una disposición específica de cavidades receptoras de elementos. Las características de referencia secundarias 487 solo deben aparecer una vez dentro del área de la pieza base particular y deben ser relativamente pequeñas en comparación con el tamaño de la pieza base 32.
En otro ejemplo, una única característica de referencia secundaria es suficiente para proporcionar un parámetro secundario. Por ejemplo, el parámetro secundario puede ser el tamaño o la orientación de una característica de referencia secundaria. Esto puede ser apropiado si el proceso de fabricación de la pieza base tiene tolerancias muy pequeñas, por ejemplo.
En algunos casos, la característica de referencia principal 486 descrita anteriormente también puede actuar como una de las características de referencia secundarias 487, y las imágenes y la información ya obtenidas en relación con la característica de referencia principal 486 pueden reutilizarse como parte del proceso de ubicación de elementos. Sin embargo, se apreciará que en otras realizaciones, es posible que no se utilice la característica de referencia principal 486 y que en su lugar se pueda utilizar una característica de referencia diferente. Si los elementos 2 se van a fijar con arcilla epoxi, la región de arcilla epoxi puede tener un perfil o contorno diferente de una pieza base a otra. En este caso, el parámetro secundario puede ser un gradiente del perfil en una región particular, o un parámetro estadístico o matemático que define la forma del perfil. En este caso, la cámara 490 puede tomar una imagen de la pieza base 32 en una dirección de visión particular, y el controlador 900 puede determinar el parámetro secundario a partir del contorno o perfil mostrado en esa imagen. La cámara 490 puede tomar imágenes de la pieza base desde múltiples ángulos para proporcionar múltiples parámetros secundarios que pueden usarse para actualizar el modelo base.
También se prevé que el controlador 900 pueda utilizar adicionalmente características de referencia terciarias que tengan parámetros de referencia terciarios, para proporcionar una confianza aún mayor en el modelo calculado general. En este caso, el controlador instruye a la cámara 490 montada en el aplicador de adhesivo 32 para que tome una o más imágenes de la pieza base, incluidas una o más características de referencia terciarias. Las características de referencia terciarias pueden, por ejemplo, tomar la forma de cavidades que definen las ubicaciones de los elementos.
Al recibir cada imagen capturada, el controlador detecta la ubicación de cada elemento dentro de la imagen capturada y realiza una comparación entre las ubicaciones y/u orientaciones de los elementos detectados y las ubicaciones y/u orientaciones de las ubicaciones de los elementos actualizados del modelo calculado general. Los parámetros de referencia terciarios pueden tomar la forma de una desviación o desplazamiento entre cada ubicación y/u orientación del elemento detectado y la ubicación y/u orientación de una ubicación de elemento actualizada correspondiente en el modelo actualizado.
Si el controlador determina que hay alguna desviación o desplazamiento entre las ubicaciones de los elementos de la imagen capturada y las ubicaciones de los elementos correspondientes del modelo, el controlador actualiza aún más el modelo en consecuencia, proporcionando una verificación del modelo calculado general y produciendo un modelo que representa con mayor precisión la ubicación de los elementos de la pieza base.
El controlador del sistema de localización de elementos 22 está configurado para almacenar o recibir, y procesar la siguiente información:
i) información relativa al modelo base de la pieza base, incluyendo a) las ubicaciones esperadas de los elementos dentro de un área particular de la pieza base y b) los parámetros secundarios esperados dentro del área de la pieza base;
ii) una o más imágenes de referencia, que contienen imágenes de una o más características de referencia secundarias de la pieza base, enviadas por la cámara 490; y
iii) opcionalmente, información sobre la ubicación de la cámara 490 cuando se capturó la imagen o cada imagen de referencia.
Al recibir las imágenes de referencia de la cámara 490, el controlador está configurado para procesar las imágenes para medir el parámetro secundario y calcular ubicaciones precisas de los elementos en función del parámetro medido y el modelo base, realizando las siguientes etapas:
a) determinar a partir de la(s) imagen(es) de referencia y opcionalmente de la posición conocida de la cámara 490, un parámetro secundario del área de la pieza base (el parámetro secundario determinado)
b) calcular, con base en el parámetro secundario determinado de la etapa b) y la información del modelo base, una desviación entre el parámetro secundario determinado y el parámetro secundario del modelo base (el valor de desviación calculado);
c) opcionalmente, repetir los pasos a) y/o b) para calcular valores de desviación calculados adicionales basados en la misma imagen de referencia o imágenes de referencia adicionales;
d) calcular, basándose en la información del modelo base y los valores de desviación calculados, un modelo de área de pieza base calculado que incluya ubicaciones precisas de los elementos dentro del área de la pieza base.
En el ejemplo donde el parámetro secundario es un desplazamiento lineal o angular entre una primera y una segunda característica de referencia secundaria, la etapa a) implica determinar a partir de la(s) imagen(es) de referencia y, opcionalmente, la posición conocida de la cámara 490, i) una posición u orientación de la primera característica de referencia secundaria, ii) una posición u orientación de la segunda, y iii) el desplazamiento lineal o angular relativo entre la posición u orientación de la primera característica de referencia secundaria y la segunda característica de referencia secundaria.
El cálculo de la desviación en la etapa b) proporciona efectivamente al controlador una indicación de la escala o alineación del área de la pieza base en relación con la escala o alineación esperada de acuerdo con el modelo base. Si la desviación es alta y positiva (por ejemplo, hay un desplazamiento lineal mayor al esperado entre las características de referencia secundarias), esto puede indicar que la pieza base está más alargada de lo esperado en una dirección particular. En este caso, la etapa e) puede implicar escalar el modelo base a lo largo de esa dirección para tener en cuenta el alargamiento en el modelo de área de la pieza base calculado.
Al permitir que se calculen y utilicen múltiples valores de desviación en la etapa de modelado final, se pueden tener en cuenta las desviaciones en múltiples dimensiones al producir el modelo final. Además, se pueden utilizar múltiples tipos diferentes de parámetros: por ejemplo, se pueden tener en cuenta la escala lineal y no lineal y la rotación angular.
Por lo tanto, el sistema de ubicación de elementos 22 permite al controlador tener en cuenta las variaciones en el tamaño y la forma de la pieza base 3, resultantes de tolerancias de fabricación, por ejemplo, y calcular las ubicaciones de los elementos con relativa precisión en un corto período de tiempo.
Una vez calculado el modelo actualizado, también se pueden determinar las ubicaciones de los elementos actualizados para el área particular de la pieza base. La información relativa a las ubicaciones de los elementos actualizados puede adoptar la forma de un “mapa” de ubicación de elementos, por ejemplo. Este mapa de ubicación de elementos puede ser utilizado posteriormente por el sistema de aplicación de elementos 28 para controlar el movimiento del brazo manipulador 472 y del aplicador de elementos decorativos 30, para garantizar la aplicación de los elementos decorativos 2 en las ubicaciones de elementos actualizadas.
Cuando el proceso de ubicación de elementos se aplica a múltiples áreas de la pieza base, el controlador puede configurarse para hacer que el sistema de ubicación de elementos 22 calcule un modelo actualizado para toda la pieza base 3 antes de que comience el proceso de aplicación de elementos. Como alternativa, el controlador puede configurarse para hacer que el sistema de ubicación de elementos 22 determine un modelo actualizado para una primera área de pieza base y luego haga que el sistema de aplicación de elementos 28 aplique los elementos 2 a esa primera área de pieza base, antes de calcular un modelo actualizado para cualquier área de pieza base posterior.
A continuación se describirá en las siguientes secciones el proceso mediante el cual los elementos decorativos 2 se insertan en la máquina 1, se transportan y posteriormente se aplican en las ubicaciones de los elementos.
Soporte de elementos
Como se describió anteriormente, en la ubicación de inserción de elementos, los elementos 2 se disponen aleatoriamente sobre un soporte de elementos 16 dentro del cajón de entrada de elementos 8.
Haciendo referencia a la Figura 52a, el soporte del elemento 16 toma la forma de una bandeja 510, con una base rectangular empotrada 512 unida por cuatro paredes laterales que se extienden hacia arriba 514: paredes laterales delantera y trasera más largas 514a, 514b, y paredes laterales izquierda y derecha más cortas 514c, 514d.
Para facilitar el manejo del soporte de elementos 16 en la máquina 1, el soporte 16 comprende huecos alargados 516 que se extienden a lo largo de las superficies exteriores de las paredes laterales delantera y trasera 514a, 514b del soporte 16. La forma del hueco 516 complementa la de los brazos de agarre 518 que forman parte de un sistema transportador de elementos de la máquina 1, que se describe más adelante en la sección titulada 'sistema transportador de elementos'. En particular, en la realización descrita, cada hueco 516 es sustancialmente semicircular en una sección transversal tomada perpendicular a un eje longitudinal del hueco 516, y se extiende parcialmente a lo largo de cada pared lateral 514a, 514b desde un extremo derecho del soporte del elemento 16.
La base 512 del soporte de elementos 16 comprende un área de elementos sueltos 522 y un área de presentación de elementos 524. En el área de elementos sueltos 522, la base 512 está sustancialmente libre de características. En el área de presentación de elementos 524 se definen ubicaciones de presentación de elementos predeterminadas 526 en la base 512, cada una de las cuales está configurada para soportar y presentar un respectivo elemento decorativo 2 en una orientación particular. Cada ubicación de presentación del elemento 526 está definida por un hueco o abertura en la base 512. En este ejemplo, las ubicaciones de presentación de elementos 526 están dispuestas en una estructura similar a una cuadrícula, con espacios regulares entre ubicaciones vecinas.
Haciendo referencia a la Figura 52b, que muestra el área de presentación de elementos 524 de la base 512 del soporte de elementos 16 en sección transversal, en este ejemplo, la base 512 del soporte de elementos 16 comprende dos partes en capas: una primera o parte de base superior 528, que tiene una abertura 530 en la posición de cada ubicación de presentación de elementos 526; y una segunda o parte de base inferior 532 que es sustancialmente plana sin aberturas. Cuando la primera parte de base 528 se coloca encima de la segunda parte de base 532, de tal manera que las dos partes 528, 532 se superponen completamente, las partes 528, 532 juntas forman un hueco 534 en cada ubicación de presentación de elemento 526.
La parte superior 528 de la base 512 está formada como una sola pieza con las paredes laterales izquierda, derecha, delantera y trasera 514a, 514b, 514c, 514d, de manera que la base 512 y las paredes laterales 514 juntas definen una bandeja 510 con aberturas 530 formadas en la base 512. Esta bandeja 510 puede estar formada típicamente por un material metálico o plástico y, por ejemplo, puede ser una pieza fundida o moldeada. La parte inferior 532 de la base 512, que cierra las aberturas 530 de la bandeja 510, está hecha de un material transparente. Por ejemplo, la parte inferior 532 está hecha de vidrio o de un material plástico transparente como un acrílico transparente. De esta manera, en el soporte de elemento ensamblado 16, la base 512 de cada hueco 534 es transparente, de manera de permitir una línea de visión a través de la base 512 de la bandeja 510 hacia el interior del hueco 534.
Las Figuras 52c y 52d muestran un elemento 2 en su lugar en el hueco 534. En este ejemplo el elemento 2 es un cristal de vidrio facetado que comprende una tabla plana 538 y un pabellón puntiagudo 540, unidos por un cinturón 542. Estas figuras revelan que una dimensión de cada hueco 534 es ligeramente mayor que una dimensión del respectivo elemento decorativo 2. En particular, cada ubicación de presentación del elemento 526 define un hueco circular 534 en una superficie superior 544 de la base 512, y un diámetro de este hueco circular 534 es mayor que un diámetro máximo del elemento decorativo 2. Este diámetro máximo es el diámetro del elemento decorativo 2 en su punto más ancho: en este ejemplo, este diámetro máximo es el diámetro del cinturón 542 del elemento 2 en su punto más ancho.
Como se describirá más adelante en la sección titulada 'sistema de presentación de elementos' La configuración del soporte de elementos 16 permite que los elementos 2 se clasifiquen de manera rápida y sencilla en las ubicaciones de presentación de elementos 526 en una orientación particular, de modo que los elementos 2 se puedan recuperar fácilmente para su aplicación a la pieza base.
Si bien la base 512 se representa sustancialmente horizontal en toda su área, se prevé que una parte de la base 512 pueda estar inclinada. Por ejemplo, en el área de presentación de elementos 524 la base 512 puede ser horizontal, mientras que en el área de elementos sueltos 522 la base 512 puede inclinarse hacia abajo alejándose del área de presentación de elementos 524, de modo de guiar el movimiento de cualquier elemento decorativo 2 que no esté sujeto en los huecos 534 alejándolo del área de presentación de elementos 524.
Para facilitar su fabricación y control, un soporte de elemento único 16 está configurado para albergar elementos decorativos 2 de un solo tipo. Para este fin, todos los huecos 534 en la base 512 del soporte del elemento 16 son de la misma forma y tamaño. Se pueden proporcionar diferentes soportes de elementos 16 con huecos 534 de diferentes formas y tamaños, de modo de acomodar diferentes elementos decorativos 2. Por ejemplo, un soporte de elemento 16 puede dividirse en dos regiones: una región que tiene huecos 534 de una primera forma y tamaño, para acomodar un primer tipo de elemento; y otra región que tiene huecos 534 de una segunda forma y tamaño, para acomodar un segundo tipo de elemento. En este caso, el soporte de elementos 16 puede estar provisto de un divisor, para evitar la mezcla de los elementos entre las regiones. Se prevé que un soporte de elementos 16 pueda utilizarse adicional o alternativamente para sostener simultáneamente elementos decorativos de diferentes colores.
En una realización alternativa del elemento de soporte 16, la base 512 puede estar formada por una sola pieza en lugar de dos capas. En este caso, cada posición de presentación del elemento 526 puede adoptar la forma de un hueco en la superficie superior de la pieza única que no se extiende hasta la superficie inferior. En este caso, toda la base 512 puede estar hecha de un material transparente, o la base 512 puede ser transparente solo debajo del hueco.
En otra realización alternativa del soporte de elementos 16, cada ubicación de presentación de elementos 526 puede tomar la forma de una abertura que se extiende a lo largo de toda la base 512. En este caso, se apreciará que el diámetro de la abertura circular es menor que el diámetro máximo del elemento decorativo 2, evitando que el elemento decorativo 2 caiga a través de la base 512. El soporte de elemento 16 y sus elementos asociados 2 son transportados entre las distintas regiones de la máquina 1 por medio de un sistema transportador de elementos, como se describirá a continuación.
Sistema transportador de elementos
Haciendo referencia a la Figura 53 y la Figura 54, el sistema transportador de elementos 550 comprende una lanzadera 552 y al menos dos sistemas de pinza 554, 556, cada uno de los cuales comprende una pinza de soporte 558, 560.
El sistema transportador de elementos 550 está configurado para transportar el soporte de elementos 16 entre cuatro regiones clave: la ubicación de inserción de elementos 7 en la que se insertan los elementos 2 en la máquina 1, la región de almacenamiento de elementos donde se almacenan los elementos 2 antes de su uso, la región de clasificación de elementos donde se clasifican los elementos 2 en las ubicaciones de presentación 526 en el soporte 16, y la región de presentación de elementos, en la que los elementos 2 se presentan al sistema de aplicación 28 para su aplicación a la pieza base 3. En la realización mostrada, estas cuatro regiones de almacenamiento están todas ubicadas dentro del mismo plano y-z dentro del volumen de trabajo 4, de modo que solo se requiere movimiento a lo largo de las direcciones y y z para mover el soporte del elemento 16 entre estas cuatro regiones.
Las pinzas de soporte primera y segunda 558, 560 están configuradas para moverse independientemente una de otra a través de las cuatro regiones. Para ello, tal y como se muestra en la Figura 54, cada sistema de pinza de soporte 554, 556 comprende un carril horizontal 562, 564 que se extiende a lo largo del eje y de la máquina 1, y un carro 566, 568 montado en el carril 562, 564 para su movimiento horizontal a lo largo del mismo. Cada pinza de soporte 558, 560 está montada en el carro 566, 568 a través de un brazo de extensión 570, 572 que es capaz de subir y bajar la pinza 558, 560 en la dirección z.
De esta manera, las pinzas 558, 560 son controlables por el controlador para moverse en la dirección y y en la dirección z en el volumen de trabajo 4 de la máquina 1.
El carril horizontal 562 del primer sistema de pinza de soporte 554 se encuentra directamente encima del carril horizontal 564 del segundo sistema de pinza de soporte 556. Ambos rieles 562, 564 tienen sustancialmente la misma longitud para permitir el mismo rango de movimiento horizontal para ambas pinzas de soporte 558, 560. En el primer o superior sistema de pinza 554 el carro 566 y sus componentes relacionados están dispuestos generalmente por encima del brazo extensible 570, mientras que en el segundo o inferior sistema de pinza 556 el carro 568 y sus componentes relacionados están dispuestos generalmente por debajo del brazo extensible 572. De esta manera los carros 566, 568 no obstaculizan la región que se encuentra entre los brazos verticales 570, 572. De esta manera, las pinzas de soporte 558, 560 pueden moverse libremente dentro de la región entre los brazos 570, 572, y ambas pinzas de soporte 558, 560 pueden acceder a todas las ubicaciones entre los brazos 570, 572, sin colisionar con otras partes del sistema de transporte 550. Al retraer la primera pinza de soporte 558 hacia arriba y la segunda pinza de soporte 560 hacia abajo, una pinza puede pasar sobre la otra a medida que se mueven en la dirección y, permitiendo así que las pinzas 558, 560 se crucen entre sí.
Las pinzas de soporte primera y segunda 558, 560 son sustancialmente iguales y, considerando la primera pinza de soporte 558 con más detalle, la pinza 558 comprende un par de brazos de pinza 574a, 574b (solo uno de los cuales, 576a, es visible en la Figura 54). Los dos brazos de agarre 574a, 574b están configurados para moverse simultáneamente juntos y separados en la dirección y siguiendo las instrucciones del controlador, de modo que el espacio entre los brazos 574a, 574b se puede reducir y aumentar respectivamente. Cuando el controlador ordena a los brazos de agarre 574a, 574b que se muevan juntos a cada lado del soporte de elemento 16, los brazos 574a, 574b se configuran para ubicarse en los huecos 516 del soporte de elemento 16, de tal manera que la pinza de soporte 558 se acopla con el soporte de elemento 16.
A continuación se describirá el proceso mediante el cual el sistema transportador de elementos 550 transporta el soporte de elementos 16 a través de la máquina 1.
Una vez que el soporte de elementos 16 completo con elementos decorativos 2 está en posición en el cajón de entrada de elementos, el soporte 16 es transportado a la región de recepción de elementos de la máquina 1 por la lanzadera 552. Esta lanzadera 552 puede adoptar la forma de un transportador o puede ser el propio cajón de entrada de elementos 8, donde el transporte del soporte de elementos 16 a la región de recepción de elementos se efectúa mediante la inserción del cajón 8.
Al igual que el cajón de entrada de piezas base 6, el cajón de entrada de elementos 8 está separado físicamente de otros elementos móviles de la máquina 1, lo que permite al operador cargar el soporte de elementos 16 en la máquina mientras la máquina 1 está en funcionamiento. Permitir la carga y el funcionamiento simultáneos permite un mayor rendimiento de la máquina del que sería posible de otro modo y evita la necesidad de tiempos de inactividad de la máquina mientras se cargan piezas base y elementos decorativos 2 en la máquina 1, mejorando así la utilización de la máquina.
En respuesta a una señal de que se ha recibido el soporte del elemento 16 en la región de recepción de elementos, el controlador hace que la primera pinza de soporte 558 se alinee con el soporte del elemento 16 en la región de recepción de elementos en la dirección y. A continuación, el controlador controla la primera pinza de soporte 558 para que se acople con el soporte de elementos 16 y se mueva en la dirección y, transportar el soporte de elementos 16 y los elementos 2 desde la región de recepción de elementos a la región de almacenamiento de elementos de la máquina 1.
En la región de almacenamiento de elementos, la máquina 1 está provista de un casete de elementos 576, mostrado en la Figura 53 y, con más detalle, en la Figura 55. El casete de elementos 576 define una pluralidad de regiones de almacenamiento de soporte dispuestas verticalmente, una encima de la otra, en la dirección z. Cada una de estas regiones de almacenamiento de soporte comprende una plataforma 578 que es capaz de albergar un único elemento de soporte 16. De esta manera, el casete 576 es capaz de albergar temporalmente una pluralidad de soportes de elementos 16 en una disposición apilada.
En referencia a la Figura 55, el casete de elementos 576 está montado en un portador 580 configurado para correr a lo largo de una pista 582 que es paralela a la dirección z, de modo que el casete de elementos 576 se puede mover hacia arriba y hacia abajo a varias posiciones dentro de la máquina 1 según sea necesario, alineando diferentes plataformas de soporte 578 con las pinzas 558, 560.
Cuando la primera pinza de soporte 558 llega a esta región de almacenamiento de elementos, la primera pinza de soporte 558 se controla para ubicar el soporte de elemento 16 en una plataforma 578 dentro del casete de elementos 576 y los brazos de pinza 574 de la primera pinza de soporte 558 se separan en la dirección y, de tal manera que la pinza de soporte 558 se desengancha del soporte de elemento 16. En la práctica, la ubicación del elemento de soporte 16 dentro del casete de elementos 576 puede comprender el movimiento tanto del casete de elementos 576 como de la primera pinza de soporte 558.
A continuación, la primera pinza de soporte 558 se transporta lejos del soporte del elemento 16. El soporte de elementos 16 puede mantenerse en este casete de elementos 576 hasta que la máquina 1 esté lista para proceder con la operación de clasificación.
Cuando se debe recuperar un soporte de elemento 16 para su uso, el controlador emite instrucciones para hacer que la primera pinza de soporte 558 y el casete de elementos 576 inviertan el movimiento anterior, moviéndose nuevamente hacia el soporte de elemento 16 en la dirección y y/o z. Una vez que la primera pinza de soporte 558 está alineada con el soporte de elemento 16, el controlador ordena a la primera pinza de soporte 558 que se acople con el soporte de elemento 16 y que transporte el soporte de elemento 16 en la dirección y y z hasta la región de clasificación de elementos 559, visible en la Figura 53 y mostrada en la Figura 56 y descrita con más detalle a continuación en la sección titulada “sistema de presentación de elementos”. La primera pinza de soporte 558 se desengancha posteriormente del elemento de soporte 16 y se desplaza a una posición de reposo o para realizar otra tarea.
En el caso de que la máquina 1 esté lista para clasificar los elementos decorativos 2 en un soporte de elementos 16 recién recibidos en la región de recepción de elementos, se prevé que el controlador pueda controlar la primera pinza de soporte 558 para transportar el soporte de elementos 16 directamente a la región de clasificación de elementos 559, evitando de manera efectiva la región de almacenamiento de elementos y el casete de elementos 576.
Después de la clasificación, cuando se requieren los elementos 2 para su aplicación, el controlador ordena a la primera pinza de soporte 558 (no visible en la Figura 56 pero visible en la Figura 53) moverse en la dirección y y/o z para alinearse con el soporte de elementos 16, para acoplarse con el soporte de elementos 16 y para transportar el soporte de elementos 16 desde la región de clasificación de elementos a la región de presentación de elementos. En la región de presentación de elementos, el soporte de elementos 16 se mantiene en posición mediante la primera pinza de soporte 558.
En la región de presentación de elementos, los elementos 2 son recuperados por el sistema de aplicación de elementos 28 para su aplicación a la pieza base 3.
La segunda pinza de soporte 560 está configurada para operar la misma secuencia de pasos que la primera pinza de soporte 558, y está controlada por el controlador para operar simultáneamente con la primera pinza de soporte 558. Por ejemplo, mientras la primera pinza de soporte 558 sujeta el elemento de soporte 16 en la región de presentación, se prevé que la segunda pinza de soporte 560 pueda estar transportando simultáneamente otro elemento de soporte 16 al casete 576 o a la plataforma de clasificación 578. En una disposición alternativa, las pinzas de soporte primera y segunda 558, 560 pueden llevar a cabo cada una pasos separados y dedicados de la secuencia, de modo que tanto las pinzas de soporte primera como las segunda 558, 560 se utilizan en el transporte de un único elemento de soporte 16 desde la ubicación de inserción de elementos 7 a la región de presentación de elementos. A continuación se describirá con más detalle el sistema de presentación de elementos 24, que está configurado para clasificar los elementos 2 en las ubicaciones de presentación de elementos 526 en el soporte 16, y para presentar y evaluar los elementos 2 para su aplicación.
Sistema de presentación de elementos
Pasando ahora a las figuras 56 y 57, el sistema de presentación de elementos 24 comprende el soporte de elementos 16 descrito anteriormente, un medio de accionamiento 584 para hacer vibrar el soporte de elementos 16, un sistema sensor de elementos 26 configurado para detectar o monitorear una característica del elemento decorativo, y el controlador 900.
El medio de accionamiento 584 está situado en la región de clasificación de elementos, y toma la forma de una plataforma de clasificación plana 578, unida en un extremo a un módulo de vibración 588 (mostrado en las Figuras 55 y 56). El módulo de vibración 588 está configurado para hacer vibrar la plataforma 578 hacia adelante y hacia atrás en una dirección: en este ejemplo, la dirección x. La primera pinza de soporte 558 del sistema de transporte de elementos 550 está controlada para colocar el soporte de elementos 16 sobre esta plataforma de clasificación 578 antes de desengancharse.
Para ejecutar una operación de clasificación, el soporte de elementos 16 se dispone sobre la plataforma de clasificación 578, y el controlador 900 transmite una señal al módulo de vibración 588, para hacer vibrar la plataforma de clasificación 578 y el soporte de elementos 16 en un patrón predeterminado. Esta vibración hace que los elementos 2 se muevan hacia adelante y hacia atrás con respecto a la base 512 del soporte 16, y el movimiento de ida y vuelta hace que los elementos decorativos 2 caigan en el hueco respectivo 534, con un solo elemento 2 en cada hueco 534.
Cuando los elementos 2 son cristales facetados, por ejemplo del tipo mostrado en la Figura 52c, los elementos 2 tienen una fuerte tendencia a caer en los huecos 534 en una orientación particular, ayudados por un momento que actúa alrededor del centro de gravedad de cada elemento decorativo 2.
En particular, cada elemento decorativo 2 tiene una cara de presentación 590, que está destinada a ser visible cuando el elemento 2 está fijado a la pieza base y se usa el artículo de joyería. Para un elemento facetado 2, esta cara de presentación 590 es típicamente la tabla 538 del cristal. Cuando se hace vibrar la plataforma de clasificación 578, los elementos 2 tienden a caer en los huecos 534 de tal manera que esta cara de presentación 590 queda posicionada hacia abajo dentro del hueco 534, y queda a ras de la base 512, con el pabellón 540 apuntando hacia arriba, tal como se muestra en la Figura 52c. Esta orientación invertida se denomina orientación de “presentación”.
Una vez finalizada la operación de clasificación, la mayoría de los huecos 534 se rellenan con respectivos elementos decorativos 2 para su aplicación a la pieza base 3, y la mayoría de estos elementos decorativos 2 están en la orientación de presentación. Cualquier elemento no clasificado 2 tenderá a congregarse en el área de elementos sueltos 522 de la base 512, de modo de dejar los elementos 2 en los huecos 534 accesibles para su recuperación.
Después de la clasificación, los elementos 2 están listos para su aplicación, y el sistema de transporte 550 transporta el soporte de elementos 16 a la región de presentación de elementos como ya se ha descrito anteriormente.
Una vez en la región de presentación de elementos, el sistema de presentación de elementos 24 está configurado para monitorear y evaluar los elementos 2 presentados en el soporte de elementos 16.
Haciendo referencia a la Figura 57, para este fin, el sistema sensor de elementos 26 del sistema de presentación de elementos 24 comprende un sistema de procesamiento de imágenes 592, que incluye un sensor 594, en forma de una cámara 596, y un espejo 598 fijado en posición en la máquina 1 de manera que se asiente debajo de la base 512 del soporte de elementos 16 cuando el soporte de elementos 16 está en la región de presentación de elementos. El espejo 598 está dispuesto a 45 grados con respecto a la base 512 del soporte 16 y a 45 grados con respecto a la dirección de imagen de la cámara 596, de manera que el espejo 598 mira tanto a la cámara 596 como a la base 512 del soporte del elemento 16 en un ángulo de 45 grados. De esta manera, el espejo 598 proporciona a la cámara 596 una línea de visión hacia la base 512 del soporte del elemento 16. Debido a que la base 512 del soporte de elementos 16 es transparente al menos en las ubicaciones de presentación de elementos 526, el soporte de elementos 16 proporciona a su vez a la cámara 596 una línea de visión hacia los elementos decorativos 2. También se prevén realizaciones en las que la cámara 596 está dispuesta debajo del soporte 16 de manera que toma imágenes directamente del soporte del elemento 16.
Ventajosamente, debido a que los elementos 2 están en la orientación de presentación, con sus caras de presentación 590 dirigidas hacia la base transparente 512, se proporciona la línea de visión a la cara de presentación 590 de cada elemento 2. De esta manera, la cámara 596 puede captar la imagen de la cara de presentación 590.
Alternativamente, se puede montar una cámara en el aplicador de elementos decorativos 30. En este evento, se prevé que el controlador 900 ordene el movimiento de la cámara en relación con el soporte de elementos 16 y las ubicaciones de presentación de elementos 526 haciendo que el aplicador de elementos 30 se mueva en las direcciones x y z. Una disposición de este tipo puede ser particularmente beneficiosa cuando los elementos decorativos 2 tienen cortes inusuales o no redondos, o en los que no existe una relación geométrica entre una cara de presentación del elemento decorativo 2 y una cara de no presentación del elemento 2 opuesta a esta cara de presentación. Al proporcionar una cámara con una vista de la cara que no está en presentación, el controlador 900 puede detectar y/o procesar la ubicación, forma o contornos del elemento decorativo 2 en el lado del elemento 2 en el que debe ser recuperado por el brazo recuperador de elementos 36, lo que permite que el brazo recuperador de elementos 36 se posicione con precisión con respecto al elemento decorativo 2.
En la realización representada, el espejo 598 está unido al mismo carro que el brazo recuperador de elementos 36 (descrito con más detalle más adelante), que es móvil a lo largo del eje x. El elemento de soporte 16 se puede mover a lo largo del eje y por medio de la segunda pinza de soporte 560. Este movimiento relativo entre el soporte de elementos 16 y el espejo 598 puede ser controlado por el controlador 900 para proporcionar a la cámara 596 una línea de visión hacia uno o más elementos decorativos 2 en diferentes regiones del soporte de elementos 16 a su vez, mientras los elementos 2 están siendo monitoreados. Al acoplar de esta manera el espejo 598 al brazo recuperador de elementos 36 se garantiza que los elementos 2 captados por la cámara 596 correspondan a los elementos 2 que deben ser recuperados por el brazo recuperador de elementos 36.
El sistema de presentación de elementos 24 puede comprender adicionalmente una fuente de luz 600, el soporte de elementos 16 está posicionado entre el espejo 598 y la fuente de luz 600, de tal manera que la fuente de luz 600 actúa como retroiluminación para la cámara 596. De esta manera, los elementos decorativos 2 presentes en el soporte de elementos 16 son vistos por la cámara 596 como regiones oscurecidas sobre un fondo claro.
La cámara 596 está configurada para monitorizar o detectar una serie de características de los elementos decorativos 2 sujetos en el soporte de elementos 12, tales como la presencia y la orientación de los elementos, y para monitorizar factores de calidad de los elementos decorativos 2, por ejemplo un parámetro de forma tal como redondez, un parámetro de color, un parámetro de calidad de superficie, una dimensión o una relación de aspecto.
Para monitorizar la presencia de los elementos decorativos 2, por ejemplo, la cámara 596 puede recibir instrucciones del controlador 900 para tomar una serie de imágenes de la base 512 del soporte de elementos 16, y transmitir estas imágenes al controlador 900. El sistema 592 puede comprender más de una fuente de luz, y una segunda fuente de luz puede colocarse debajo del soporte 16, por ejemplo. Con una única fuente de luz 600, el controlador 900 puede instruir la iluminación del soporte 16 utilizando diferentes intensidades de luz, mientras que, con múltiples fuentes de luz, el controlador 900 puede controlar tanto la dirección como la intensidad de la iluminación. En ambos casos, el controlador 900 es capaz de capturar y procesar imágenes en las que varía la iluminación del soporte 16 y de los elementos decorativos 2.
Un ejemplo de este tipo de imagen se muestra en la Figura 58. Si una ubicación de presentación de elementos 526 aparece oscurecida en la imagen, en esa ubicación 526 está presente un elemento decorativo 2.
Por lo tanto, el controlador 900 puede determinar el número de ubicaciones 526 en las que está presente un elemento 2. A partir de esto, el controlador 900 puede determinar una tasa de llenado para el soporte de elementos 16 y puede enviar esta información al proceso de clasificación de elementos. Por ejemplo, la tasa de llenado puede utilizarse para determinar si el patrón de vibración predeterminado ejecutado por el módulo de vibración 588 necesita modificaciones, para aumentar la cantidad de elementos decorativos 2 que se ubican exitosamente en las ubicaciones de presentación de elementos 526.
Para monitorizar la orientación de un elemento decorativo particular 2, el controlador 900 está configurado para capturar una o múltiples imágenes de la ubicación de presentación del elemento 526 de ese elemento decorativo particular 2, seleccionando la(s) fuente(s) de luz utilizadas para iluminar la ubicación de presentación del elemento 526 de tal manera que la naturaleza de la iluminación varíe entre imágenes. El controlador 900 determina una orientación del elemento decorativo 2 ya sea a través de la comparación de las imágenes con datos de imágenes almacenados, o a través del análisis del patrón de áreas claras y oscuras en las imágenes y calculando un ancho o diámetro de una región oscurecida en las imágenes en un número de puntos y en un número de direcciones. Las imágenes se analizan utilizando algoritmos apropiados y, si se determina que la región oscurecida es oblonga o alargada en una dirección particular, esto puede ser una indicación de que el elemento decorativo relevante 2 no está en la orientación de presentación y que la cara de presentación 590 no está al ras de la base 512 como se esperaba.
El controlador 900 puede utilizar las mismas imágenes para determinar la redondez del elemento decorativo particular 2, y el controlador 900 puede analizar de manera similar las imágenes de la ubicación de presentación del elemento 526 para determinar si la forma del elemento decorativo particular 2 es la esperada. Nuevamente, el controlador 900 puede comparar las imágenes con datos de imágenes almacenados, puede analizar la evolución de los patrones de luz entre imágenes o puede calcular las dimensiones de las regiones oscurecidas en las imágenes.
En un escenario simple, una región oscurecida oblonga correspondiente a un elemento decorativo particular 2 puede ser indicativa de que el elemento decorativo 2 tiene poca redondez. El controlador 900 puede almacenar o recuperar datos correspondientes a una diferencia de umbral entre un diámetro más pequeño y un diámetro más grande de la región oscurecida. En el caso de que la diferencia entre estos diámetros en la imagen capturada supere la diferencia de umbral, el controlador 900 está configurado para identificar el elemento decorativo 2 como defectuoso. Además, si se determina que el diámetro más grande de la región oscurecida es menor que un valor de umbral inferior o mayor que un valor de umbral superior para el diámetro máximo del elemento decorativo 2, el controlador 900 identifica de manera similar el elemento decorativo 2 como defectuoso, por ser demasiado pequeño o demasiado grande para su aplicación a la pieza base 3.
Se prevé que el controlador 900 pueda alternativamente ordenar a la cámara 596 que capture solo una única imagen de la ubicación de presentación del elemento 526, y que determine la orientación y redondez del elemento decorativo 2 a partir de esta imagen.
El controlador 900 también está configurado para determinar uno o más valores de color para el elemento decorativo 2 a partir de las imágenes capturadas. El valor de color puede corresponder por ejemplo a un parámetro relacionado con un color del elemento decorativo 2, o a un parámetro relacionado con una intensidad de color del elemento decorativo 2. El controlador 900 procede a comparar cada valor de color con un valor de color esperado o un rango de valores de color permitido para el elemento decorativo 2. Si el valor de color no coincide con el valor de color esperado o está fuera del rango de valores de color permitido, el controlador 900 identifica nuevamente el elemento decorativo 2 como defectuoso.
A partir de estas determinaciones, el controlador 900 conoce las ubicaciones de presentación de elementos predeterminados 526 en las que está presente un elemento decorativo 2, y en las que el presente elemento decorativo 2 ha pasado las comprobaciones de orientación, color, tamaño y forma, es decir, aquellas ubicaciones en las que el elemento decorativo 2 está en la orientación de presentación y no ha sido identificado como defectuoso. El controlador 900 está configurado ventajosamente para seleccionar únicamente los elementos 2 que han pasado las comprobaciones para su aplicación a la pieza base.
En otras realizaciones, la información relativa a las características del elemento decorativo 2 puede obtenerse alternativa o adicionalmente de un portador de información, tal como un código de identificación único, que puede proporcionarse por ejemplo en el soporte del elemento decorativo 16.
Con los elementos 2 presentados y seleccionados para su aplicación, la pieza base ubicada y orientada correctamente y las ubicaciones precisas de los elementos determinadas, la máquina 1 ahora puede aplicar los elementos decorativos 2 a la pieza base en las ubicaciones de los elementos. Esta aplicación la realiza el sistema de aplicación de elementos 28, que a continuación se describirá en detalle.
Sistema de aplicación de elementos
La Figura 59 representa el sistema de aplicación de elementos 28. Este sistema 28 comprende: el brazo recuperador de elementos decorativos 36, configurado para recuperar cada elemento decorativo 2 del soporte de elementos 16; el aplicador de elementos 30, configurado para recibir cada elemento decorativo 2 del brazo recuperador 36 y para aplicar cada elemento decorativo 2 en una ubicación de aplicación; el aplicador de adhesivo 32; y el controlador 900. También se muestra en la Figura 59 el soporte de pieza base móvil 11 y la pieza base 3 a la que se aplicarán los elementos 2.
El brazo recuperador 36, que se muestra con más detalle en la Figura 60, es un componente alargado, conectado en un primer extremo 601 a un carro por medio de un pivote 604, o árbol central para permitir el movimiento pivotante alrededor del pivote 604. En un segundo extremo 605 del brazo recuperador 36, opuesto al primer extremo 601, el brazo recuperador 36 comprende una boquilla 606 orientada hacia abajo. Un orificio (no mostrado) se extiende a través de una punta 607 de la boquilla 606 y está conectado de manera fluida a tubos 610 que se extienden a lo largo del brazo recuperador 36 hasta una bomba de vacío (no mostrada). Durante su uso, se puede aplicar un vacío mediante la bomba de vacío, creando succión en la punta de la boquilla 607 y permitiendo que el brazo recuperador 36 recupere un elemento decorativo 2 del soporte de elemento 16.
El carro en el que está montado el brazo recuperador 36 está a su vez montado en una pista 614, mostrada en la Figura 64a, que se extiende paralela a la dirección x, de modo que el brazo recuperador 36 puede transportarse hacia y desde el soporte de elementos 16 cuando está posicionado en la región de presentación de elementos.
Además, el brazo recuperador 36 está configurado para pivotar al menos 180 grados alrededor del árbol central 604, alrededor de un eje paralelo al eje y. En esta realización particular, el brazo recuperador 36 puede pivotar hacia abajo, en un arco que define la parte inferior como un círculo. De esta manera, el brazo recuperador 36 puede extenderse en la dirección x ya sea hacia la derecha, de manera que la boquilla 606 quede situada encima del soporte de elementos 16 en la región de presentación de elementos con la boquilla 606 orientada hacia abajo, o hacia la izquierda, de manera que la boquilla 606 quede situada debajo del aplicador de elementos 30 en una ubicación de entrega, con la boquilla 606 orientada hacia arriba.
El aplicador de elementos 30, mostrado con más detalle en la Figura 61 y la Figura 62, también comprende un cuerpo principal 616 y una boquilla 618 conectada al cuerpo principal 616. De manera similar al brazo recuperador 36, la boquilla 618 del aplicador de elementos 30 comprende un orificio (no mostrado) que está conectado de manera fluida a una bomba de vacío (no visible), de modo que se puede generar un vacío en la región de la boquilla 618 en uso. El aplicador de elementos 30 y el brazo recuperador 36 pueden estar conectados cada uno a la misma bomba de vacío, o pueden estar provistos de bombas de vacío individuales.
El aplicador de elementos 30 comprende además un sensor de aplicación 624, que proporciona datos al controlador asociados con una fuerza aplicada por la boquilla del aplicador de elementos 618 a la pieza base. El sensor de aplicación 624 puede tomar la forma de un sensor de proximidad, por ejemplo, que detecta una distancia entre una característica de referencia de la boquilla 618 y una característica de referencia del cuerpo principal 616 del aplicador de elementos 30. El controlador se puede configurar para determinar una fuerza de aplicación basada en una relación conocida entre esta distancia y la fuerza.
El aplicador de elementos 30 es transportado por un carro 625 que está montado en una pista 626. La pista 626 en la que está montado el carro aplicador de elementos 625 también corre paralela a la dirección x, de modo que el aplicador de elementos 30 puede moverse hacia adelante y hacia atrás en la dirección x, entre la ubicación de entrega y la región de trabajo de la pieza base.
El aplicador de adhesivo 32, también mostrado en las figuras 61 y 62, es transportado por un carro adicional 491 que está montado en la misma pista 626 que el aplicador de elementos 30, de modo que el aplicador de adhesivo 32 puede moverse hacia adelante y hacia atrás en la dirección x a lo largo del mismo camino que el aplicador de elementos 30. El aplicador de adhesivo 32 comprende una jeringa 630 y una estructura de soporte 632. La jeringa 630 se puede montar de forma segura en la estructura de soporte 632 y está configurada para contener adhesivo para su aplicación a la pieza base 3. La jeringa 630 puede ser removible de la estructura de soporte 632 por un operador, lo que permite reemplazar el adhesivo durante operaciones de mantenimiento o entre turnos del operador, por ejemplo. El aplicador de adhesivo 32 comprende además un sensor de aplicación de adhesivo, que funciona de la misma manera que se ha descrito anteriormente en relación con el sensor de aplicación 624 del elemento aplicador 30. Basándose en las lecturas del sensor de aplicación de adhesivo, y en función de la ubicación del aplicador de adhesivo 32, el controlador puede detectar una altura a la que se aplica el adhesivo a una cavidad de la pieza base 3.
Los carros 625, 491 del aplicador de elementos 30 y del aplicador de adhesivo 32 comprenden además cada uno un actuador (no visible). Estos actuadores están configurados para actuar individualmente según las instrucciones del controlador, para mover los carros 625, 491 en la dirección z. En particular, el movimiento en la dirección z mueve el aplicador de elementos 30 o el aplicador de adhesivo 32 hacia y desde la pieza base 3. Cuando se acciona de esta manera, el aplicador de elementos 30 aplicará un elemento 2 en una ubicación de aplicación de elementos, definida por la posición del aplicador de elementos 30, y el aplicador de adhesivo 32 aplicará adhesivo en una ubicación de dispensación, definida por una posición en el aplicador de adhesivo 32.
A continuación se describirá el proceso mediante el cual se aplican los elementos decorativos 2 a la pieza base 3.
Haciendo referencia primero a la Figura 63, en el caso de que los elementos decorativos 2 se deban colocar en una cavidad, el controlador recibe información sobre la ubicación de una primera ubicación de elemento 640 correspondiente a una primera cavidad 642, y le ordena al aplicador de adhesivo 32 que aplique una cantidad deseada de adhesivo a la primera cavidad 642 en la primera ubicación de elemento 640.
En particular, el controlador emite señales que provocan un movimiento relativo entre la pieza base 3 y el aplicador de adhesivo 32 de manera que la ubicación del primer elemento 640 y la ubicación de dispensación del aplicador de adhesivo 32 se alinean.
El controlador hace que el sistema de manipulación de piezas base 18 mueva la pieza base 3 de modo que la primera ubicación del elemento 640 quede orientada directamente hacia arriba. Una vez que la ubicación del primer elemento 640 y la ubicación de dispensación están alineadas, el controlador le ordena al actuador 638 del aplicador de adhesivo 32 que mueva el aplicador de adhesivo 32 en la dirección z para encontrarse con la pieza base 3, antes de ordenarle al aplicador de adhesivo 32 que dispense la cantidad deseada de adhesivo a la cavidad 642 en la ubicación del primer elemento 640. El proceso mediante el cual se determina la cantidad deseada de adhesivo y se aplica el adhesivo a cada cavidad 642 se describe con más detalle a continuación, en relación con el sistema de regulación de adhesivo 34.
A lo largo de una serie de etapas, representados en las figuras 64 a 67, el elemento decorativo 2 se transporta luego desde el soporte de elementos 16 hasta el lugar de aplicación.
Para un elemento decorativo 2 con cavidad colocada, en paralelo al proceso mediante el cual el sistema de localización de piezas 20 localiza y orienta la pieza 3 y el aplicador de adhesivo 32 para la aplicación del adhesivo en la primera cavidad 642, el brazo recuperador 36 recibe instrucciones del controlador para recuperar un primer elemento decorativo 2 del soporte de elementos 16. Para un elemento decorativo fijado con arcilla epoxi, la recuperación del elemento decorativo 2 marca la primera etapa en el proceso de aplicación del elemento.
Como se mencionó anteriormente, el brazo recuperador 36 puede moverse a lo largo del eje x hacia y desde la bandeja de elementos 510, mientras que la segunda pinza de soporte 560 es capaz de mover la bandeja de elementos 510 a lo largo del eje y, perpendicular al eje x. De esta manera, el controlador puede instruir al brazo recuperador 36 y a la segunda pinza de soporte 560 para que se muevan simultáneamente, permitiendo una rápida alineación del brazo recuperador 36 con una ubicación de presentación de elemento predeterminada particular 526 del primer elemento decorativo 2 a aplicar. Como se señaló anteriormente, el controlador puede dirigir el brazo recuperador 36 únicamente a ubicaciones de presentación de elementos predeterminadas 526 que tengan elementos 2 que hayan pasado el procedimiento de selección. El movimiento simultáneo del brazo recuperador 36 y del soporte de elementos 16, además de la ejecución de pasos de proceso en paralelo, sirve ventajosamente para aumentar el rendimiento y la utilización de la máquina.
Una vez que el controlador determina que el brazo recuperador 36 está en posición encima del soporte del elemento 16 y alineado con la ubicación de presentación del elemento deseada 526, el controlador emite una señal para hacer que el brazo recuperador 36 gire alrededor del eje y, de modo que la boquilla 606 del brazo recuperador 36 baje y entre en contacto con el primer elemento decorativo 2 como se muestra en la Figura 64a. En esta etapa, el controlador transmite una señal a la bomba de vacío del brazo recuperador 36, generando un vacío en la región de la boquilla 606, de tal manera que se aplica succión al elemento decorativo 2. Esta succión mantiene el primer elemento decorativo 2 firmemente unido a la boquilla 606, como se muestra en la Figura 64b.
Luego, el brazo recuperador 36 se levanta ligeramente para levantar el elemento decorativo 2 y separarlo del soporte del elemento 16, como se muestra en la Figura 64c. Luego, el brazo recuperador 36 se mueve en la dirección x, alejándose del soporte del elemento 16 de modo que el elemento decorativo 2 quede a la izquierda del soporte del elemento 16, antes de que el controlador indique al brazo recuperador 36 que gire alrededor del árbol central 604. Esta rotación lleva al elemento decorativo 2 aproximadamente 180 grados como se muestra en la Figura 65a. En esta configuración, el elemento decorativo 2 se ha girado de manera que se invierte desde la orientación de presentación a una orientación de aplicación, tal como se muestra en la Figura 65b y la Figura 65c. Esta orientación de aplicación es la orientación del elemento decorativo 2 cuando el elemento decorativo 2 se aplica a la pieza base 3, con la cara de presentación del elemento decorativo 2 visible para un observador. Dado que la etapa de rotación invierte efectivamente el elemento decorativo 2, el brazo recuperador del elemento decorativo 36 también puede denominarse brazo de inversión del elemento decorativo.
Esta rotación del elemento decorativo 2 a través del brazo recuperador de elementos decorativos 36, y cualquier movimiento simultáneo del brazo 36 a lo largo del eje x, también transporta el elemento decorativo 2 desde la región de presentación de elementos a la ubicación de entrega. A medida que el elemento decorativo 2 gira a esta posición, el carro 625 del aplicador de elementos 30 se mueve simultáneamente a lo largo de la pista respectiva 626 en la dirección x hacia la región de entrega, siguiendo las instrucciones del controlador. El movimiento cesa cuando el aplicador de elemento decorativo 30 se encuentra verticalmente encima y alineado con el elemento 2 sostenido por el brazo recuperador 36 en la ubicación de entrega.
A continuación, el controlador ordena al actuador 636 del aplicador de elementos 30 que baje el aplicador a lo largo del eje z hacia el brazo recuperador 36, hasta que la boquilla 618 del aplicador de elementos decorativos 30 se encuentre con el primer elemento decorativo 2. Esta etapa se representa en las figuras 66a y 66b.
En este momento, el controlador envía simultáneamente señales a las bombas de vacío de cada uno del brazo recuperador 36 y del aplicador de elementos 30, lo que hace que el brazo recuperador 36 deje de aplicar succión al primer elemento decorativo 2, y genera un vacío en la boquilla 618 del aplicador de elementos 30, lo que hace que el aplicador 30 comience a aplicar succión. De esta manera, el elemento decorativo 2 se entrega de forma rápida y segura desde el brazo recuperador 36 al aplicador de elementos 30, tal y como se muestra en la Figura 66c.
Luego, el brazo recuperador 36 regresa a la región de presentación de elementos para recuperar otro elemento 2, invirtiendo las etapas descritas anteriormente.
Mientras el brazo de recuperación 36 recupera otro elemento decorativo 2, el aplicador de elementos 30 aplica el elemento decorativo 2 a la pieza base 3.
Para lograr esto, el controlador emite señales que hacen que el aplicador de elementos 30 se eleve a lo largo del eje z alejándose del brazo recuperador 36 y se mueva a lo largo del eje x hacia la región de trabajo de la pieza base, hasta que la ubicación de aplicación del aplicador de elementos 30 esté alineada con la primera ubicación de elemento 640 de la pieza base 3. Si es apropiado, el controlador puede ordenar simultáneamente el movimiento del brazo manipulador 472 para lograr esta alineación. Por ejemplo, el controlador puede indicar el movimiento del aplicador de elementos 30 en la dirección x y el movimiento del brazo manipulador 472 en la dirección y.
A continuación, el aplicador del elemento decorativo 30 se baja a lo largo del eje z hasta que el elemento 2 se sitúa en la primera ubicación del elemento 640.
En el caso de que el elemento 2 sea de cavidad, la primera ubicación del elemento 640 será una cavidad 642, a la cual se le ha aplicado adhesivo mediante el aplicador de adhesivo 32. En este caso, a medida que se baja el aplicador de elementos 30, el primer elemento decorativo 2 se encuentra con el adhesivo y se presiona contra el adhesivo, tal como se muestra en la Figura 67. Como se mencionó anteriormente, el aplicador de adhesivo 32 comprende un sensor de aplicación de adhesivo 634, que permite al controlador determinar la altura a la que se ha aplicado el adhesivo a una cavidad. Por lo tanto, el controlador puede determinar una altura del aplicador de elementos 30 a lo largo del eje z que será necesaria para la aplicación exitosa de un elemento decorativo 2 al adhesivo, y posiciona el aplicador de elementos 30 en consecuencia.
En el caso de que la primera posición del elemento 640 corresponda en cambio a una posición en una porción de arcilla epoxi de la pieza base 3, el aplicador de elementos decorativos 30 desciende de manera similar a lo largo del eje z. En este caso, el controlador recibe señales del sensor de aplicación 624 del aplicador 30, que indica la fuerza con la que se está aplicando el elemento decorativo 2 a la arcilla Epoxy. Una vez que el controlador determina que la fuerza ha excedido una fuerza umbral, se determina que el primer elemento decorativo 2 se ha incorporado exitosamente en la arcilla epoxi en la ubicación del primer elemento 640.
Una vez que el elemento decorativo 2 se ha aplicado en la primera ubicación del elemento 640, el controlador emite una señal para apagar la bomba de vacío del aplicador de elementos 30, lo que hace que la boquilla 618 del aplicador de elementos 30 deje de aplicar succión al primer elemento decorativo 2. Luego se le ordena al aplicador del elemento decorativo 30 que se eleve desde la pieza base 3 a lo largo del eje z, dejando el elemento decorativo 2 en su lugar.
Luego, el aplicador de elementos 30 se mueve a lo largo del eje x hasta la ubicación de entrega para recuperar otro elemento decorativo 2 para su aplicación.
A continuación, el sistema de manipulación de piezas base 18 mueve la pieza base 3 para localizar y orientar una nueva ubicación de elemento lista para la aplicación de un nuevo elemento 2, y el proceso se repite hasta que se haya aplicado un elemento 2 en cada ubicación de elemento.
Se apreciará que en esta realización, el aplicador de elementos 30 está configurado para aplicar el elemento 2 directamente hacia abajo en la dirección z. Por lo tanto, la pieza base 3 se dispone para su aplicación con la ubicación del elemento correspondiente 640 orientada directamente hacia arriba. Por ejemplo, cuando los elementos 2 están dispuestos en cavidades, la cavidad 642 está dispuesta para mirar directamente hacia arriba. Cuando los elementos 2 son de arcilla epoxi, la pieza base 3 se dispone de manera que la aplicación del elemento sea sustancialmente perpendicular a la superficie de la arcilla epoxi en la ubicación del elemento.
En el caso de que los elementos decorativos 2 sean de colocación en cavidad, una vez aplicado el primer elemento decorativo 2 en la primera ubicación de elemento 640 de la pieza base 3, el sistema de regulación de adhesivo 34 se utiliza para fines de control de calidad, y está configurado para verificar si el elemento 2 se ha aplicado correcta y exitosamente.
Una vez que el sistema de regulación de adhesivo 34 determina la correcta aplicación del elemento decorativo 2, se repite el proceso descrito en relación con el sistema de aplicación de elementos 28 y el sistema de regulación de adhesivo 34 para cada elemento decorativo 2 adicional. Nuevamente, para los elementos decorativos fijado en la cavidad 2, en la segunda iteración del proceso, el controlador envía señales al aplicador de adhesivo 30 y al brazo manipulador 472 para alinear la ubicación de dispensación con la ubicación del segundo elemento, para la aplicación del adhesivo. Posteriormente, el controlador envía señales al aplicador de elementos 30 y al brazo manipulador 472 para alinear la ubicación de aplicación del elemento con la ubicación del segundo elemento, para la aplicación del segundo elemento decorativo 2, y así sucesivamente hasta que se hayan aplicado todos los elementos 2.
Sistema de regulación de adhesivos
El sistema de regulación de adhesivo 34 está configurado tanto para determinar la cantidad deseada de adhesivo a aplicar a la ubicación del elemento como, posteriormente, para actuar como un sistema de control de calidad que determina si un elemento decorativo 2 se ha aplicado con éxito en la ubicación del elemento de la pieza base 3.
El sistema de regulación adhesiva 34 comprende un primer y un segundo sistema de sensores y el controlador.
El primer sistema sensor es un sistema sensor de pieza base y comprende un primer sensor en forma de cámara, que corresponde a la cámara 490 del sistema de localización de piezas base 20, visible en la Figura 49, y por tanto está montado en el mismo carro 491 que el aplicador de adhesivo 32, de manera que la cámara 490 se mueve con el aplicador de adhesivo 32. El primer sistema de sensores comprende además el sensor de aplicación de adhesivo 634 y un primer procesador, configurado para procesar señales transmitidas desde la primera cámara 490.
El segundo sistema de sensores es un sistema de sensores de elementos y comprende de forma similar un segundo procesador y un segundo sensor en forma de cámara. El segundo procesador está configurado para procesar las señales transmitidas desde la segunda cámara. La segunda cámara corresponde a la cámara 596 descrita en relación con el sistema de presentación de elementos 24 anterior, visible en la Figura 57, y por tanto está montada debajo del soporte de elementos 16 cuando el soporte de elementos 16 está en posición en la región de presentación de elementos. Esta segunda cámara 596 está provista de una línea de visión hacia las ubicaciones de presentación de elementos predeterminadas 526 del soporte de elementos 16, de modo de obtener imágenes de los elementos 2 ubicados en las ubicaciones de presentación 526.
El controlador es el descrito anteriormente en relación con los demás sistemas de la máquina 1, y comprende uno o más procesadores. El primer y segundo procesador de los sistemas de sensores pueden formar parte del controlador.
A continuación se describirá el proceso mediante el cual se utiliza el sistema de regulación de adhesivo 34 para determinar la cantidad de adhesivo que se debe aplicar a una cavidad.
En primer lugar, el controlador emite señales para hacer que el campo visual de la primera cámara 490 se alinee con la ubicación del elemento 640 al que se aplicará el primer elemento decorativo 2. Para este fin, la señal hace que el carro 476c del brazo manipulador de la pieza 472 y el carro 491 que soporta la primera cámara 490 provoquen un movimiento relativo entre la pieza y la cámara 490, de tal manera que la ubicación del primer elemento 640 quede dispuesta dentro del campo visual de la primera cámara 490.
El primer sistema de sensor está configurado para detectar una serie de características de la ubicación del primer elemento 640 y, específicamente, detecta una o más características de la cavidad 642 en esta ubicación. Estas características detectadas pueden incluir: un diámetro máximo de la cavidad 642, una rugosidad de una superficie interna de la cavidad 642, una profundidad de la cavidad 642 y un ángulo de una superficie interna de la cavidad 642. La profundidad de la cavidad 642 se puede detectar utilizando el sensor de aplicación de adhesivo 634. En particular, el controlador hace que la boquilla aplicadora de adhesivo 618 se alinee con la cavidad 642, antes de indicar el movimiento del aplicador de adhesivo 32 a lo largo del eje z. El sensor de aplicación de adhesivo 634 detecta el contacto entre la boquilla 618 y la pieza base en la ubicación de la cavidad 642, y transmite esta información al controlador, que detiene el movimiento del aplicador de adhesivo 32. A continuación, el controlador registra la posición de la boquilla aplicadora de adhesivo 618 y, por asociación, la profundidad de la cavidad 642.
Para detectar las características restantes, haciendo referencia a la Figura 51, la primera cámara 490 captura una imagen de la ubicación del primer elemento 640, que transmite al primer procesador del primer sistema de sensores.
Luego, el controlador se configura para determinar las características requeridas de la cavidad 462 a partir de la imagen recibida de la primera cámara 490 y para calcular la cantidad de adhesivo deseada en función de estas características. A modo de ejemplo, para una cavidad 642 que tiene un diámetro máximo relativamente grande, el controlador determina que se requerirá una cantidad mayor de adhesivo que para una cavidad 642 que tiene un diámetro máximo relativamente pequeño.
Los cálculos ejecutados por el controlador también tienen en cuenta las propiedades del propio adhesivo, como por ejemplo la viscosidad del adhesivo. La viscosidad del adhesivo puede ser un valor conocido, introducido en la máquina 1 por un operador de la máquina, o un valor de viscosidad puede ser determinado por el sistema de regulación del adhesivo 34 durante el funcionamiento de la máquina 1.
En este último caso, el sistema de regulación de adhesivo 34 comprende adicionalmente un sistema de prueba, que comprende el primer sistema de sensores y una placa de prueba que tiene una serie de ubicaciones de prueba. Tras la instrucción de un operador de máquina de comprobar la viscosidad del adhesivo, el controlador ordena el movimiento del aplicador de adhesivo 32 hacia la placa de prueba. Una ubicación de dispensación del aplicador de adhesivo 32 está alineada con una ubicación de prueba de la placa de prueba, y el controlador le indica al aplicador de adhesivo 32 que dispense una cantidad conocida de adhesivo en la ubicación de prueba.
Luego, el controlador ordena la alineación de la primera cámara 490 con la ubicación de prueba, y la cámara 490 captura una imagen del adhesivo dispensado. Al recibir esta imagen, el controlador puede determinar el diámetro del adhesivo. Mediante la comparación con un diámetro previamente determinado y asociado a la misma cantidad conocida de adhesivo, el controlador calcula posteriormente la viscosidad del adhesivo. En el caso de que el diámetro del adhesivo en el lugar de prueba sea menor que el diámetro determinado previamente, por ejemplo, el controlador determina que las propiedades del adhesivo han cambiado y que el adhesivo se ha vuelto más viscoso.
Alternativamente, el controlador puede calcular la viscosidad del adhesivo en la ubicación de prueba basándose en una relación conocida entre la viscosidad del adhesivo y el diámetro del adhesivo.
Pasando ahora al segundo sistema de sensores, este sistema está configurado para detectar una serie de características de un primer elemento decorativo 2 que se va a aplicar a la pieza 3. Estas características pueden incluir un diámetro máximo del elemento 2 y una redondez del elemento 2, por ejemplo.
Haciendo referencia a la Figura 57, la segunda cámara 596 está configurada para capturar una imagen del primer elemento decorativo 2 a través de la base 512 del soporte de elementos 16, y para transmitir esta imagen al controlador. Esta imagen puede ser la misma imagen que utiliza el sistema de presentación de elementos 24 para seleccionar los elementos 2 para su aplicación, de modo que el sistema de presentación de elementos 24 y el sistema de regulación de adhesivo 34 utilizan los mismos datos e información para determinar tanto la calidad de un elemento 2 como la cantidad deseada de adhesivo que se aplicará para ese elemento 2, respectivamente.
El controlador puede ordenar a las cámaras primera y segunda 490, 596 que detecten características de la cavidad 642 y del elemento decorativo 2 y que transmitan imágenes al controlador de manera prácticamente simultánea, reduciendo el tiempo de procesamiento necesario para determinar la cantidad de adhesivo deseada.
Al recibir la imagen de la segunda cámara 596, el procesador del segundo sistema de sensores está configurado para determinar un parámetro del elemento, como el diámetro máximo del elemento decorativo 2 y la redondez del elemento 2, para su uso en el cálculo de la cantidad deseada de adhesivo.
De esta forma, el controlador puede determinar de forma ventajosa la cantidad deseada de adhesivo a aplicar en la ubicación del elemento elegido en función de las características de la cavidad, las características del elemento decorativo a aplicar y las características del propio adhesivo. En la práctica, el controlador puede utilizar un algoritmo para calcular y generar la cantidad de adhesivo deseada, utilizando las características de la cavidad, el elemento decorativo y el adhesivo como entradas en este algoritmo.
Como alternativa, se prevé que el controlador pueda almacenar o tener acceso a una tabla de consulta, en la que se enumeran varias combinaciones de valores para estas características contra las cantidades de adhesivo deseadas correspondientes.
Este sistema permite una aplicación inteligente del adhesivo, garantizando que se aplique suficiente adhesivo para adherir el elemento decorativo a la pieza base de manera confiable, pero evitando la aplicación de un exceso de adhesivo, que parecerá poco atractivo para un observador.
En referencia a la Figura 59, cuando el sistema está listo para aplicar adhesivo a la pieza base 3, y el aplicador de adhesivo 32 y la ubicación del primer elemento 640 están alineados, el controlador envía una señal al aplicador de adhesivo 32. Esta señal instruye al aplicador de adhesivo 32 a aplicar la cantidad de adhesivo deseada en la ubicación del primer elemento 640. A continuación se controla el aplicador de elementos decorativos 30 para aplicar el primer elemento decorativo 2 al adhesivo en la ubicación del primer elemento 640 tal como se ha descrito anteriormente.
Después de que se ha aplicado el elemento decorativo 2, el controlador está configurado para instruir a la primera cámara 490 para que se alinee nuevamente con la ubicación del primer elemento 640 y ejecute una verificación de calidad, que se describirá a continuación y que se muestra en la Figura 68.
Como parte de este control de calidad, la primera cámara 490 captura otra imagen de la ubicación del primer elemento 640, ahora con el elemento decorativo 2 en su lugar. En la Figura 69 se muestran ejemplos de dichas imágenes.
Luego, un procesador evalúa la imagen capturada para verificar si hay errores en la aplicación. Por ejemplo, el procesador puede detectar:
si el elemento 2 está presente o no;
si hay un exceso de adhesivo en la ubicación del primer elemento 640, de modo que el adhesivo sea visible alrededor de la periferia del elemento decorativo 2, como se muestra en la Figura 69a;
una orientación del elemento decorativo 2 con respecto a la pieza base 3, para comprobar si la orientación corresponde a la orientación de aplicación prevista del elemento decorativo 2; o
una ubicación del elemento decorativo 2 dentro de la cavidad 642, para verificar si el elemento 2 está desplazado (por ejemplo como se muestra en la Figura 69b).
Al recibir la imagen capturada, en el caso de que el controlador determine que hay una falla presente, por ejemplo se ha aplicado una cantidad excesiva de adhesivo o que el elemento decorativo 2 no está en la orientación de aplicación, el controlador se configura para marcar la ubicación del primer elemento 640 para volver a trabajarlo o para marcar la pieza base 3 como desecho.
Por el contrario, en el caso de que el controlador determine que no hay falla, el controlador está configurado para pasar la ubicación del elemento 640.
El controlador procede a determinar la cantidad deseada de adhesivo y a ejecutar este control de calidad con respecto a cada ubicación de elemento sucesiva a medida que se aplican los elementos 2.
Una determinación realizada por el controlador respecto de si se ha aplicado una cantidad excesiva de adhesivo se puede retroalimentar ventajosamente al sistema de regulación de adhesivo 34 de manera continua. Por ejemplo, en el caso de que el controlador determine que se ha aplicado una cantidad excesiva de adhesivo con respecto a la ubicación de un elemento en particular, el controlador puede ajustar parámetros o funciones del algoritmo, o puede ajustar valores almacenados dentro de la tabla de búsqueda, para que el controlador los utilice para determinar la cantidad deseada de adhesivo para aplicaciones de adhesivo posteriores. En particular, el controlador puede ajustar estos parámetros o valores de tal manera que la combinación de características de adhesivo, cavidad y elemento decorativo asociadas con esa ubicación de elemento particular dará como resultado, en el futuro, una menor cantidad de adhesivo aplicado a la pieza base.
De esta forma, el sistema de regulación de adhesivo 34 actuando como sistema de control de calidad permite un control de calidad efectivo y automático de los artículos que pasan por la máquina 1.
Una vez que los elementos 2 se han aplicado a la pieza base 3 en cada ubicación de elemento, el portapiezas 12 y la pieza base 3 asociada se devuelven al sistema portador de piezas base 11. Una vez aplicados los elementos 2 a cada pieza base 3 en el sistema portador 11, el sistema portador 11 se transporta fuera de la máquina 1 mediante el sistema transportador de piezas base 15, tal como ya se ha descrito, y se pueden retirar los portapiezas 12 y las piezas base 3 asociadas.
Cualquier pieza base 3 que haya sido marcada para controles de calidad manuales o para procesamiento adicional puede retirarse en esta etapa para tomar otras medidas. De lo contrario, la pieza base 3 ahora puede considerarse completa y puede empaquetarse para su posterior suministro.
Después de haber descrito en detalle la máquina 1 y sus sistemas y procesos relevantes, se apreciará que la máquina 1 proporciona un medio extremadamente rápido y eficiente para aplicar automáticamente elementos decorativos 2 de muchas formas y tamaños diferentes a artículos de muchas formas y tamaños diferentes. El proceso se puede llevar a cabo en la máquina 1 de forma extremadamente rápida, con un alto rendimiento y con una intervención humana limitada. En general, en comparación con una operación de aplicación manual equivalente, el rendimiento de la pieza base se puede incrementar en un orden de magnitud.
Para maximizar la eficiencia y el rendimiento de la máquina 1, los diferentes sistemas pueden configurarse para que funcionen en paralelo entre sí. Por ejemplo:
mientras un primer sistema portador y portapiezas asociados están dentro del volumen de trabajo 4 en proceso de aplicación, el usuario puede insertar un segundo sistema portador en la ubicación de inserción de la pieza base 4 listo para su uso, y el sistema transportador de pieza base 15 puede transportar el segundo sistema portador a la región de recepción de pieza base;
mientras un primer soporte de elementos se encuentra en la región de presentación de elementos, el sistema de presentación de elementos 24 puede preparar un segundo soporte de elementos 16 colocándolo en la región de clasificación y haciendo vibrar el soporte 16 para clasificar los elementos 2 en las ubicaciones de presentación de elementos;
Mientras el sistema de manipulación de piezas base 18 está colocando un portapiezas en la región de trabajo de la pieza base, el sistema transportador de elementos 550 puede estar moviendo un soporte de elementos 16 a la región de presentación de elementos y/o puede estar recuperando un primer elemento del soporte de elementos 16 con el brazo de recuperación 36; y
Mientras el sistema de manipulación de la pieza base 18 está moviendo la pieza base de manera que se presenta una nueva ubicación del elemento para la aplicación de un elemento 2, el aplicador de elementos 30 puede estar recuperando un elemento 2 del brazo recuperador de elementos 36.
La naturaleza modular del sistema portador 11 permite una flexibilidad total en la naturaleza de los artículos que se adornarán en cada ciclo, lo que permite adornar una mezcla de artículos en un solo ciclo o adornar un solo tipo de artículo si se desea.
La máquina 1 también permite una aplicación especialmente precisa de los elementos 2 a la pieza base 3. Las variaciones de fabricación en relación con las piezas base 3 y los elementos 2 se pueden superar mediante procesos como el cálculo preciso de las ubicaciones de los elementos, la selección de los elementos 2, el cálculo preciso de las cantidades óptimas de adhesivo y el control de calidad de las ubicaciones de los elementos después de la aplicación de los elementos.
Se apreciará que los diversos sistemas descritos anteriormente pueden utilizarse de forma aislada unos de otros o en cualquier combinación apropiada en una máquina. Por ejemplo, el sistema de presentación de elementos 24 podría utilizarse para clasificar y presentar elementos 2 que luego se utilizan para la aplicación manual de elementos 2 a una pieza base 3.
Otras variaciones y modificaciones serán evidentes para el experto en la materia sin alejarse del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Aparato (1) para aplicar automáticamente un elemento decorativo (2) a una pieza base (3), en el que el elemento decorativo (2) es un elemento facetado, una perla o una cuenta, el aparato comprende:
un aplicador de elementos (30) configurado para aplicar el elemento decorativo (2) en una dirección de aplicación en una ubicación de aplicación;
un soporte móvil (470) para soportar la pieza base (3), siendo el soporte (470) movible por traslación y/o rotación a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación;
una disposición de control configurada para:
determinar o recibir información relativa a la ubicación de un elemento en el que se debe aplicar el elemento decorativo (2) a la pieza base (3);
provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte (470) y el aplicador de elementos decorativos (30) a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación para alinear y/u orientar la ubicación de aplicación con la ubicación del elemento; y
hacer que el aplicador de elemento decorativo (30) aplique el elemento decorativo (2) en la ubicación del elemento de la pieza base (3); y
un sistema portador de piezas base (11) que comprende una pluralidad de portapiezas (12) cada uno configurado para sujetar una pieza base (3) y un portador (14) configurado para llevar la pluralidad de portapiezas (12),
en el que el aparato (1) comprende un área de presentación de piezas base (3) sobre el sistema portador de piezas base (11) y un área de trabajo en la que el aplicador de elementos (30) aplica elementos decorativos (2) a la pieza base (3),
en el que el soporte móvil (470) comprende una característica de conexión configurada para acoplarse con una característica de conexión correspondiente o complementaria de cada portapiezas (12) para permitir la manipulación de cada portapiezas (12), y
en el que el soporte móvil (470) se puede mover entre el área de presentación de la pieza base y el área de trabajo para recuperar un portapiezas (12) que sostiene una pieza base (3) del portador (14) del sistema portador de pieza base (11) y para transportar la pieza base (3) desde el área de presentación de la pieza base al área de trabajo.
2. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aparato comprende una ubicación de recuperación de elementos en la que uno o más elementos decorativos (2) se presentan al aplicador de elementos (30), y en el que el aplicador de elementos (30) puede moverse entre la ubicación de recuperación y el área de trabajo para recuperar un elemento decorativo (2) de la ubicación de recuperación de elementos y transportarlo al área de trabajo para su aplicación a la pieza base (3).
3. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el aparato (1) comprende además una región de presentación de elementos para presentar una pluralidad de elementos decorativos (2) sobre un soporte de elementos (16), y en el que la región de presentación de elementos define la ubicación de recuperación de elementos, de manera que el aplicador de elementos (30) se puede mover entre la región de presentación de elementos y el área de trabajo.
4. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el aparato (1) comprende además una región de presentación de elementos para presentar una pluralidad de elementos decorativos (2) sobre un soporte de elementos (16), y un recuperador de elementos (36) configurado para recuperar un elemento decorativo (2) del soporte de elementos (16) y transportar el elemento decorativo (2) a la ubicación de recuperación de elementos, el aplicador de elementos (30) está configurado para recuperar el elemento decorativo (2) de la ubicación de recuperación de elementos.
5. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el recuperador de elementos (36) comprende un brazo recuperador configurado para girar el elemento decorativo (2) desde una orientación de presentación a una orientación de aplicación durante el transporte, correspondiendo la orientación de aplicación a una orientación del elemento decorativo (2) cuando el elemento decorativo (2) se ha aplicado a la pieza base (3).
6. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que el aparato (1) comprende además una región de presentación de elementos para presentar una pluralidad de elementos decorativos (2) sobre un soporte de elementos (16), el soporte (16) define ubicaciones de presentación de elementos (526) en las que se presentan los elementos decorativos (2), y en el que la disposición de control está configurada para emitir una señal para hacer que el soporte (16) vibre para hacer que cada elemento decorativo (2) de la pluralidad de elementos decorativos (2) se autoubique en una ubicación de presentación de elementos respectiva (526).
7. Aparato (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el aparato (1) comprende además un sistema de regulación de adhesivo (34) configurado para detectar o recibir información relacionada con una característica de la pieza base, y en el que la disposición de control está configurada para determinar una cantidad de adhesivo deseada para su aplicación en la ubicación del elemento en función de la característica de la pieza base.
8. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el aparato (1) comprende un aplicador de adhesivo (32) configurado para aplicar adhesivo a la ubicación del elemento de la pieza base (3), la disposición de control está configurada para emitir una instrucción al aplicador de adhesivo (32) para dispensar la cantidad de adhesivo deseada a la pieza base (3).
9. Aparato (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la pieza base (3) tiene una característica de referencia principal (486) común a todas las piezas base (3) de ese tipo y el aparato (1) comprende además un sistema de sensor de alineación (500) configurado para detectar la característica de referencia principal (486), y en el que la disposición de control está configurada para:
determinar un desplazamiento entre una ubicación y/u orientación de una característica de referencia principal detectada y una ubicación y/u orientación de un objetivo; y
alinear la característica de referencia principal (486) con la ubicación y/u orientación del objetivo.
10. Aparato (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que:
la disposición de control está configurada para almacenar o recibir información relacionada con un modelo base de la pieza base (3), el modelo base incluye información relacionada con uno o más parámetros secundarios del modelo base, y una pluralidad de ubicaciones de elementos en el modelo base;
un sistema sensor de alineación (500) está configurado para detectar un parámetro secundario relacionado con un área seleccionada de la pieza base (3), y para transmitir información relacionada con el parámetro secundario detectado al dispositivo de control; y
la disposición de control está configurada para determinar una desviación entre el parámetro secundario detectado y un parámetro secundario correspondiente del modelo base, y para calcular un modelo actualizado para el área seleccionada de la pieza base (3) basándose en la desviación, el modelo actualizado comprende ubicaciones de elementos actualizadas en el área seleccionada de la pieza base (3).
11. Un método para fabricar un artículo, el artículo comprende una pluralidad de elementos decorativos (2) en ubicaciones de elementos respectivas, en el que los elementos decorativos (2) son elementos facetados, perlas o cuentas, y el método comprende:
a) proporcionar un aplicador de elementos (30) configurado para aplicar un elemento decorativo (2) en una dirección de aplicación en una ubicación de aplicación;
b) proporcionar una pieza base (3) que define la pluralidad de ubicaciones de elementos;
c) soportar la pieza base (3) mediante un soporte móvil (470);
d) provocar una traslación y/o rotación relativa entre el soporte móvil (470) y el aplicador de elementos (30) a lo largo y/o alrededor de un eje transversal a la dirección de aplicación para alinear y/u orientar la ubicación de aplicación con una ubicación de elemento; y
e) hacer que el aplicador de elementos (30) aplique un elemento decorativo (2) en la ubicación del elemento de la pieza base (3); y
en el que el método comprende además:
proporcionar un sistema portador de piezas base (11) que comprende una pluralidad de portapiezas (12), cada uno configurado para sujetar una pieza base (3) y un portador (14) configurado para llevar la pluralidad de portapiezas (12), en el que el soporte móvil (470) comprende una característica de conexión configurada para acoplarse con una característica de conexión correspondiente o complementaria de cada portapiezas (12) para permitir la manipulación de cada portapiezas (12); y
mover el soporte móvil (470) para recuperar un portapiezas (12) que sujeta una pieza base (3) del portador (14) del sistema portador de piezas base (11) dentro de un área de presentación de piezas base, y para transportar la pieza base (3) a un área de trabajo, donde el aplicador de elementos (30) aplica elementos decorativos (2) a la pieza base (3).
12. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 o método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la pieza (3) es un artículo decorativo, preferiblemente un artículo de joyería, y/o el elemento decorativo (2) es un elemento decorativo de vidrio, cerámica, vitrocerámica, piedra preciosa o semipreciosa, resina, material plástico o metal, preferiblemente un elemento de joyería.
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