PT2433723E

PT2433723E - Dispositivo de dobragem

Info

Publication number: PT2433723E
Application number: PT107777294T
Authority: PT
Inventors: Atsushi Tomizawa; Saburo Inoue; Shinjiro Kuwayama
Original assignee: Shin Nippon Seitetsu Kabushiki Kaisha Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2014-10-27
Also published as: CN102458705A; KR20120014928A; MX2011012243A; EP2433723B1; JP2015091609A; EA020957B1; ES2517315T3; AU2010250499B2; CA2762540A1; CA2762540C; KR101319672B1; EP2433723A4; PL2433723T3; WO2010134496A1; US20120079866A1; US8511135B2; JP5931238B2; CN102458705B; AU2010250499A1; BRPI1011104A2

Description

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DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE DOBRAGEM"

Campo Técnico

Esta invenção refere-se a um aparelho de dobragem tendo um robô industrial como um componente. Especificamente, a presente invenção refere-se a um aparelho de dobragem para fabricar um membro dobrado aplicando dobragem bidimensional ou tridimensional a um metal comprido em bruto tendo uma secção transversal fechada.

Antecedentes de Tecnologia

Membros resistentes, membros de reforço, ou membros estruturais feitos de metal e que têm uma forma dobrada são usados em automóveis e vários tipos de máquinas e semelhantes. Estes membros dobrados necessitam ter uma alta resistência, um peso leve, e um pequeno tamanho. Este tipo de membro dobrado tem sido fabricado por soldagem de membros formados em prensa, perfuração de uma chapa, forja, e semelhantes. Contudo, é difícil reduzir ainda mais o peso e tamanho de membros dobrados fabricados por estes métodos de fabrico.

Nos últimos anos, o fabrico deste tipo de membro dobrado pela assim chamada técnica de hidroconformação de tubos tem sido ativamente estudado (ver o Documento de Não Patente 1, por exemplo) . Como descrito na página 28 do Documento de Não Patente 1, existem vários desafios na técnica de hidroconformação de tubos, tais como o desenvolvimento de materiais para utilização no método e aumentar o grau de liberdade de formas que podem ser formadas, e, portanto, desenvolvimentos tecnológicos adicionais são necessários no futuro.

No Documento de Patente 1, o presente requerente divulgou um aparelho de dobragem. A Figura 3 é uma vista 2 explicativa mostrando esquematicamente esse aparelho de dobragem 0.

Como mostrado na Figura 3, o aparelho de dobragem 0 fabrica um membro dobrado 8 que intermitentemente ou continuamente tem uma porção dobrada que é dobrada bidimensionalmente ou tridimensionalmente e uma parte endurecida por têmpera na sua direção longitudinal e/ou na direção circunferencial numa superfície que interseta a direção longitudinal, com uma alta eficácia operacional enquanto mantém uma precisão de dobragem adequada. Para este fim, o aparelho de dobragem 0 realiza as seguintes operações num tubo de aço 1 que é um material em bruto (um material a ser processado) e que é suportado por um meio de suporte 2 para ser móvel na sua direção axial enquanto alimenta o tubo de aço 1 de um lado a montante para um lado a jusante usando um dispositivo de alimentação 3 como um fuso de esferas: (a) aquecer rapidamente uma porção do tubo de aço 1 com uma bobina de aquecimento de alta frequência 5 localizada a jusante do meio de suporte 2 a um intervalo de temperatura no qual o endurecimento por têmpera é possível, (b) arrefecer rapidamente o tubo de aço 1 com um dispositivo de arrefecimento de água 6 disposto a jusante da bobina de aquecimento de alta frequência 5, e (c) conferir um momento de flexão à porção aquecida do tubo de aço 1 para realizar a dobragem bidimensionalmente ou tridimensionalmente variando a posição de uma matriz de rolos móvel 4 que tem pelo menos um conjunto de pares de rolos 4a que podem suportar o tubo de aço 1 durante a alimentação deste. 0 Documento de Patente 2 descreve outro aparelho para dobrar um material metálico tridimensionalmente. Neste, o material metálico é suportado por meios de suporte, durante a alimentação do mesmo de montante para jusante. A posição 3 de uma matriz de rolos móvel que tem uma pluralidade de rolos para alimentar o material metálico na direção axial é alterada tridimensionalmente.

Lista de Documentos da Técnica Anterior

Documento de Patente 1: WO 2006/093006 Documento de Patente 2: WO 2008/123505

Documento de Não Patente 1: Jidosha Gijustsu (Journal of Society of Automotive Engineers of Japan), Vol. 57, N° 6, 2003, pp. 23 - 28 Divulgação da Invenção

Como resultado de investigações diligentes com vista a melhorarem ainda mais o aparelho de dobragem 0, os presentes inventores descobriram que o aparelho de dobragem 0 tem os seguintes problemas. (a) Um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante necessita ser configurado em

conformidade com o tipo de tubo de aço 1. A configuração requer um tempo considerável. Como resultado, o tempo do ciclo do aparelho de dobragem 0 é aumentado e a sua produtividade é degradada. Aliás, quando a linha de trajeto do tubo de aço 1 é mudada, é necessário ajustar a posição de instalação do dispositivo de alimentação 3 em conformidade com a mudança na linha de trajeto, levando a uma diminuição na produtividade do aparelho de dobragem 0. (b) Um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante alimenta um tubo de aço 1 acionando o fuso de esferas depois de o tubo de aço 1 ter sido colocado no dispositivo de alimentação. Assim, é dificil encurtar o tempo de produção por unidade. (c) É necessário sincronizar o tempo de funcionamento de um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante e uma matriz de rolos móvel 4. Contudo, é dificil sincronizá-los com precisão, e se 4 não estão sincronizados com precisão, a precisão dimensional de um membro dobrado piora. (d) Um grande espaço de instalação é requerido para um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante e um dispositivo de suporte para suportar uma matriz de rolos 4 para que a matriz 4 possa mover-se tridimensionalmente. Isto cria limitações sobre onde o aparelho de dobragem 0 pode ser instalado. (e) No caso de um tubo de aço 1 sendo um tubo de aço soldado, um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante não pode realizar outras operações que não a alimentação, quando o tubo de aço 1 é ai colocado (tal como rodar um tubo de aço 1 sobre o seu eixo de tal modo que a posição do cordão de soldadura no tubo de aço 1 é ajustada para uma posição que não causa problemas durante a dobragem, ajustando qualquer desvio do eixo longitudinal do tubo de aço 1 quando este é ai colocado, e ajustando a trajetória de alimentação, levando a uma diminuição na produtividade do aparelho de dobragem 0. (f) Um dispositivo de alimentação 3 usando um fuso de esferas ou semelhante e uma matriz de rolos móvel 4 tendo pelo menos um conjunto de pares de rolos 4a requerem uma operação extremamente precisa, que torna necessário realizar periodicamente limpeza e reparação destes componentes. Contudo, a capacidade de manutenção do dispositivo de alimentação 3 e da matriz de rolos móvel 4 não é boa. Assim, a reparação e limpeza do dispositivo de alimentação 3 e da matriz de rolos móvel 4 requerem uma considerável quantidade de tempo e horas de trabalho.

Como resultado de investigações diligentes para resolver os problemas acima descritos, os presentes inventores descobriram que os problemas acima descritos (a) 5 -(f) podem ser resolvidos usando um robô industrial do tipo verticalmente articulado, por exemplo, como pelo menos um dispositivo de alimentação e, se necessário, usando um robô industrial do tipo verticalmente articulado, por exemplo, como um dispositivo de suporte para uma matriz de rolos móvel ou como um dispositivo para prevenir uma redução na precisão dimensional instalado no lado de saída da matriz de rolos móvel de modo a aumentar a precisão dimensional. Como resultado de investigações adicionais, completaram a presente invenção. A presente invenção é um aparelho de dobragem compreendendo um mecanismo de alimentação, um primeiro mecanismo de suporte, um mecanismo de aquecimento, um mecanismo de arrefecimento, um segundo mecanismo de suporte, e um mecanismo de prevenção de deformação, cada um satisfazendo as seguintes condições: o mecanismo de alimentação sendo constituído por um primeiro robô industrial e capaz de alimentar um tubo de aço na sua direção longitudinal, o primeiro mecanismo de suporte sendo fixo numa primeira posição e capaz de suportar o tubo de aço durante a alimentação deste, o mecanismo de aquecimento sendo fixo numa segunda posição que está localizada a jusante da primeira posição na direção de alimentação do tubo de aço, e capaz de aquecer uma parte ou todo o tubo de aço alimentado, o mecanismo de arrefecimento sendo fixo numa terceira posição que está localizada a jusante da segunda posição na direção de alimentação do tubo de aço, e capaz de arrefecer a porção do tubo de aço alimentado que foi aquecida pelo mecanismo de aquecimento, o segundo mecanismo de suporte sendo disposto numa quarta posição que está localizada a jusante da terceira posição na direção de alimentação do tubo de 6 aço, e capaz de conferir um momento de flexão à porção aquecida do tubo de aço movendo-se bidimensionalmente ou tridimensionalmente enquanto suporta o tubo de aço alimentado em pelo menos uma localização, processando, deste modo, o tubo de aço de modo a ser dobrado na forma requerida, e o mecanismo de prevenção de deformação sendo disposto numa quinta posição que está localizada a jusante da quarta posição na direção de alimentação do tubo de aço, e capaz de prevenir a deformação do tubo de aço alimentado.

De acordo com a presente invenção, os problemas acima descritos (a) - (f) do aparelho de dobragem 0 podem ser resolvidos. Assim, a presente invenção pode fornecer um aparelho de dobragem que tem muito maior produtividade, ocupa menos espaço, e é mais fácil de manter do que o aparelho de dobragem 0, e pode fabricar membros dobrados de metal compridos com uma secção transversal fechada com alta precisão dimensional.

Breve Explicação dos Desenhos A Figura 1 é uma vista em perspetiva mostrando a estrutura de um aparelho de dobragem de acordo com a presente invenção. A Figura 2 é uma vista explicativa mostrando um exemplo da estrutura de um primeiro a terceiro robôs industriais . A Figura 3 é uma vista explicativa mostrando esquematicamente a estrutura de um aparelho de dobragem divulgado no Documento de Patente 1.

Lista dos Números de Referência 0: aparelho de dobragem divulgado no Documento de

Patente 1 1: tubo de aço 2: meio de suporte 3: dispositivo de alimentação 7 4: matriz de rolos móvel 4a: par de rolos 5: bobina de aquecimento de alta frequência 6: dispositivo de arrefecimento 10: aparelho de dobragem de acordo com a presente invenção 11: mecanismo de alimentação 12: primeiro mecanismo de suporte 12a - 12f: rolos 13: mecanismo de aquecimento 13a, 13b: bobinas de aquecimento 14: mecanismo de arrefecimento 14a, 14b: bocais de pulverização de liquido de arrefecimento 15: segundo mecanismo de suporte 16: mecanismo de prevenção de deformação 17: tubo de aço 17-1: outro material em bruto para ser processado 17a: porção da extremidade frontal 18, 18-1: primeiros robôs industriais 19: braço superior 20: antebraço 20a: pulso 21: controlador 22: unidade de entrada 23: palete 24, 24-1: manipulador terminal 25: matriz de rolos móvel 25a, 25b: pares de rolos 27: segundo robô industrial 27a: pinça 28: terceiro robô industrial 29: pinça 29-1: pinça de substituição 30: suporte para ferramenta de substituição 31: base de suporte 32: robô de suporte da bobina de aquecimento 33: suporte para bobina de aquecimento de substituição 34: suporte para ferramenta de substituição 35: produto dobrado 36: pinça 37: robô de manuseamento 38: suporte para produtos Forma de Realização da Invenção

Em baixo, uma forma de realização de um aparelho de dobragem de acordo com a presente invenção será explicada. Na seguinte explicação, um exemplo será dado do caso no qual um "metal oco em bruto tendo uma secção transversal fechada" na presente invenção é um tubo de aço 17. A presente invenção não está limitada à dobragem de um tubo de aço, e pode ser aplicada da mesma maneira a qualquer metal oco em bruto tendo uma secção transversal fechada. A Figura 1 é uma vista em perspetiva mostrando esquematicamente a estrutura de um aparelho de dobragem 10 de acordo com a presente invenção numa forma parcialmente simplificada e abreviada. Na Figura 1, um total de 6 robôs industriais incluindo um primeiro robô industrial 18 a um terceiro robô industrial 28 são mostrados com os seus manipuladores e semelhantes ilustrados numa forma esquemática e simplificada. O aparelho de dobragem 10 compreende um mecanismo de alimentação 11, um primeiro mecanismo de suporte 12, um mecanismo de aquecimento 13, um mecanismo de arrefecimento 14, um segundo mecanismo de suporte 15, e um mecanismo de prevenção de deformação 16. Estes componentes serão explicados nesta ordem.

[Mecanismo de Alimentação 11] O mecanismo de alimentação 11 alimenta um tubo de aço 17 na sua direção longitudinal. O mecanismo de alimentação 11 é constituído por um primeiro robô industrial 18. 9

Na seguinte explicação, um exemplo será dado do caso no qual o mesmo tipo de robô como usado num segundo robô industrial 27 é usado como um primeiro robô industrial 18 e um terceiro robô industrial 28. A Figura 2 mostra esquematicamente um exemplo da estrutura do primeiro robô industrial 18, do segundo robô industrial 26, e do terceiro robô industrial 28. (referidos abaixo como "robôs industriais 18, 27, e 28").

Os robôs industriais 18, 27, e 28 são cada um assim chamados robôs verticalmente articulados. Os robôs industriais 18, 27, e 28 têm, cada um, um primeiro a sexto eixos. 0 primeiro eixo permite que um braço superior 19 oscile num plano horizontal. 0 segundo eixo permite que o braço superior 19 oscile para frente e para trás. 0 terceiro eixo permite que um antebraço 20 oscile para cima e para baixo. Um quarto eixo permite que o antebraço 20 rode. O quinto eixo permite que um pulso 20a oscile para cima e para baixo. O sexto eixo permite que o pulso 20a rode.

Se necessário, além do primeiro ao sexto eixos, os robôs industriais 18, 27, e 28 podem ter um sétimo eixo, o qual permite que o braço superior 19 gire em torno de um eixo. O movimento do primeiro ao sétimo eixos é acionado por servomotores de CA.

Os robôs industriais 18, 27, e 28 não necessitam ter seis ou sete eixos e podem ter cinco eixos. O número de eixos destes robôs industriais pode ser selecionado de tal modo que o movimento necessário para o processamento pode ser realizado. À semelhança de outros robôs industriais de uso geral, os robôs industriais 18, 27, e 28 têm, cada um, um controlador 21 que realiza controlo total do movimento dos eixos e uma unidade de entrada 22 para introduzir instruções relativas ao movimento. 10

Um manipulador terminal 24 é fornecido na extremidade frontal do pulso 20a do primeiro robô industrial 18. O manipulador terminal 24 é usado para prender um tubo de aço 17 alojado numa palete disposta na vizinhança e para o lado do primeiro robô industrial 18 e para passar o tubo de aço 17 preso através de buracos fornecidos no primeiro mecanismo de suporte 12 e no mecanismo de aquecimento 13. O manipulador terminal 24 pode ser de um tipo que agarra o lado de fora de um tubo de aço 17 na porção da cauda, ou pode ser de um tipo que é inserido no interior de um tubo de aço 17 na porção da cauda. O manipulador terminal 24 mostrado na Figura 1 é do tipo que tem uma protuberância que é inserida dentro da porção da cauda de um tubo de aço 17. O manipulador terminal 24 que é usado pode ser adequadamente modificado em conformidade com a forma e dimensões da porção da cauda do metal em bruto que sofre dobragem. O aparelho de dobragem 10 tem um suporte 30 para uma ferramenta de substituição fornecido na vizinhança do primeiro robô industrial 18. Um manipulador terminal de substituição 24-1 com a função automática para trocar ferramentas é fornecido no suporte da ferramenta de substituição 30. Quando o material em bruto a ser processado é mudado para outro material em bruto a ser processado 17-1 que não um tubo de aço 17 (no exemplo ilustrado, um tubo retangular que tem uma secção transversal retangular), o primeiro robô industrial 18 move-se de forma giratória e substitui o manipulador terminal 24 pelo manipulador terminal de substituição 24-1. Desta maneira, a substituição do manipulador terminal 24 é realizada de forma extremamente rápida.

Como mostrado pelas linhas a tracejado na Figura 1, outro primeiro robô industrial 18-1 pode ser instalado juntamente com primeiro robô industrial 18. Durante a operação de alimentação do tubo de aço 17 pelo primeiro 11 robô industrial 18, o outro primeiro robô industrial 18-1 pega noutro material em bruto a ser processado 17-1 da palete 23 e passa o outro material em bruto 17-1 através de um buraco formado no primeiro mecanismo de suporte 12 descrito abaixo. 0 primeiro robô industrial 18-1 posiciona um manipulador terminal adequado na porção da cauda do outro material em bruto 17-1 e espera. Quando a operação de alimentação do tubo de aço 17 pelo primeiro robô industrial 18 é concluída, a posição de instalação da bobina de aquecimento 13a controlada pelo robô de suporte de bobina de aquecimento 32 descrito abaixo e a posição de instalação de uma matriz de rolos móvel 25 controlada pelo segundo mecanismo de suporte 15 são ambas mudadas em conformidade com a linha de trajeto do outro material em bruto 17-1. Como resultado, o outro primeiro robô industrial 18-1 pode começar imediatamente a alimentação do outro material em bruto 17-1, e o tempo de produção por unidade do aparelho de dobragem 10 é encurtado.

Da mesma maneira que o primeiro robô industrial 18 descrito acima, o outro primeiro robô industrial 18-1 é assim chamado um robô verticalmente articulado tendo um primeiro a sexto eixos e se necessário um sétimo eixo. O movimento do primeiro ao sétimo eixos é acionado por servomotores de CA.

Uma vez que o primeiro robô industrial 18 realiza o movimento de um tubo de aço 17 da palete 23 e a colocação do mesmo, o tempo do ciclo do aparelho de dobragem 10 é encurtado levando a um aumento na produtividade do aparelho de dobragem 10.

[Primeiro Mecanismo de Suporte 12] O primeiro mecanismo de suporte 12 é montado numa base de suporte 31. O primeiro mecanismo de suporte 12 é fixo numa primeira posição A. O primeiro mecanismo de suporte 12 suporta o tubo de aço 17 durante a alimentação deste. Como no aparelho de dobragem 0, o primeiro mecanismo de suporte 12 12 compreende uma matriz. A matriz tem uma pluralidade de rolos 12a - 12f que podem suportar um material em bruto que é alimentado pelo mecanismo de alimentação 11 durante a alimentação do material em bruto. 0 tubo de aço 17 é alimentado pelos rolos 12a e 12b e rolos 12d e 12e. 0 outro material em bruto 17-1 é alimentado pelos rolos 12b e 12c e rolos 12e e 12f. Nomeadamente, a linha de trajeto do tubo de aço 17 é formada pelos rolos 12a e 12b e rolos 12d e 12e, enquanto a linha de trajeto do outro material em bruto 17-1 é formada pelos rolos 12b e 12c e rolos 12e e 12f. 0 número e forma da pluralidade de rolos 12a - 12f e a sua colocação dentro de uma matriz podem ser adequadamente decididos em conformidade com a forma, as dimensões, e semelhantes dos materiais em bruto a serem processados 17, 17-1 que são para serem alimentados.

Este tipo de matriz é bem conhecido por e convencionalmente usado por um perito na especialidade, de modo que uma explicação adicional do primeiro mecanismo de suporte 12 será omitida.

[Mecanismo de Aquecimento 13] 0 mecanismo de aquecimento 13 é instalado numa segunda posição B, que está localizada a jusante da primeira posição A na direção de alimentação do tubo de aço 17. 0 mecanismo de aquecimento 13 é suportado e posicionado por um robô de suporte da bobina de aquecimento 32. 0 mecanismo de aquecimento 13 pode aquecer uma porção ou todo o tubo de aço 17 que é alimentado. 0 mecanismo de aquecimento 13 é constituído por um dispositivo de aquecimento por indução. 0 dispositivo de aquecimento por indução tem uma bobina de aquecimento 13a disposta à volta do tubo de aço 17 com algum espaço da mesma. Esta bobina de aquecimento 13a é bem conhecida por e convencionalmente usada por esses peritos na especialidade. À semelhança do primeiro robô industrial 18 acima 13 descrito, o robô de suporte da bobina de aquecimento 32 é um robô verticalmente articulado que tem um primeiro a sexto eixos e se necessário um sétimo eixo. 0 movimento do primeiro ao sétimo eixo é acionado por servomotores de CA.

Ao aquecer o outro material em bruto a ser processado 17-1, um suporte da bobina de aquecimento de substituição 33 é instalado na vizinhança do robô de suporte da bobina de aquecimento 32. Uma bobina de aquecimento de substituição 13b que tem uma função de mudança da ferramenta automática é disposta no suporte 33. Quando um tubo de aço 17 é substituído por um material em bruto diferente 17-1, o robô de suporte da bobina de aquecimento 32 move-se de forma giratória e substitui a bobina de aquecimento 13a pela bobina de aquecimento 13b. Desta maneira, a bobina de aquecimento 13b é trocada de forma extremamente rápida.

Uma explicação adicional do mecanismo de aquecimento 13 será omitida.

[Mecanismo de Arrefecimento 14] 0 mecanismo de arrefecimento 14 é fixo numa terceira posição C, que está localizada a jusante da segunda posição B na direção de alimentação do tubo de aço 17. 0 mecanismo de arrefecimento 14 arrefece a porção do tubo de aço 17 sendo alimentado que foi aquecida pelo mecanismo de aquecimento 13. Como resultado, o mecanismo de arrefecimento 14 define uma região de alta temperatura numa porção da direção longitudinal do tubo de aço 17. A região de alta temperatura tem uma resistência muito diminuída à deformação. 0 mecanismo de arrefecimento 14 tem, por exemplo, bocais de pulverização de liquido de arrefecimento 14a, 14b espaçados da superfície exterior do tubo de aço 17. Um exemplo de um líquido de arrefecimento é água de arrefecimento. Esses bocais de pulverização de líquido de arrefecimento 14a e 14b são bem conhecidos por e 14 convencionalmente usados por esses peritos na especialidade, de modo que uma explicação adicional do mecanismo de arrefecimento 14 será omitida.

[Segundo Mecanismo de Suporte 15] 0 segundo mecanismo de suporte 15 é disposto numa quarta posição D, que está localizada a jusante da terceira posição C na direção de alimentação do tubo de aço 17. 0 segundo mecanismo de suporte 15 pode mover-se bidimensionalmente ou tridimensionalmente enquanto suporta o tubo de aço 17 sendo alimentado em pelo menos uma localização. Como resultado, o segundo mecanismo de suporte 15 confere um momento de flexão à região de alta temperatura do tubo de aço 17 (a região entre as localizações B e C) e faz com que o tubo de aço 17 seja dobrado para uma forma desejada.

Como no aparelho de dobragem 0, o segundo mecanismo de suporte 15 compreende uma matriz de rolos móvel 25. A matriz de rolos móvel 25 tem pelo menos um conjunto de pares de rolos 25a, 25b que podem suportar o tubo de aço 17 durante a alimentação deste. A matriz de rolos móvel 25 é suportada por um segundo robô industrial 27. O segundo robô industrial 27 é um robô de repetição do tipo controlado por CP (trajeto contínuo). Um robô de repetição do tipo CP pode armazenar continuamente um trajeto que é finamente dividido entre pontos de ensino adjacentes e o tempo de passagem ao longo do trajeto finamente dividido. À semelhança do primeiro robô industrial 18 acima descrito, o segundo robô industrial 27 é assim chamado um robô verticalmente articulado tendo um primeiro a sexto eixos e se necessário um sétimo eixo. O movimento do primeiro ao sétimo eixos é acionado por servomotores de CA.

Uma pinça 27 é fornecida na ponta do pulso 20a do segundo robô industrial 27 como um manipulador terminal para segurar a matriz de rolos móvel 25. O manipulador 15 terminal pode ser de um outro tipo que não uma pinça 27a. A matriz de rolos móvel 25 pode ser suportada por uma pluralidade de robôs industriais incluindo o segundo robô industrial 27 de modo a que a carga em cada robô industrial possa ser diminuída e a precisão do trajeto da matriz de rolos móvel 25 possa ser aumentada.

[Mecanismo de Prevenção de Deformação 16] 0 mecanismo de prevenção de deformação 16 é disposto numa quinta posição E, que está localizada a jusante da quarta posição D na direção de alimentação de um tubo de aço 17. 0 mecanismo de prevenção de deformação 16 previne que o tubo de aço 17 sendo alimentado se deforme devido ao seu peso e a uma tensão que se desenvolve durante o arrefecimento.

Um terceiro robô industrial 28 é usado para constituir o mecanismo de prevenção de deformação 16. À semelhança do primeiro robô industrial 18 e do segundo robô industrial 27 descritos acima, o terceiro robô industrial 28 é assim chamado um robô verticalmente articulado tendo um primeiro a sexto eixos e se necessário um sétimo eixo. 0 movimento do primeiro ao sétimo eixos é acionado por servomotores de CA.

Uma pinça 29 que prende a superfície exterior do tubo de aço 17 é fornecida na ponta do pulso 20a do terceiro robô industrial 28 como um manipulador terminal para segurar a porção de extremidade frontal 17a do tubo de aço 17. O manipulador terminal pode, claro, ser um manipulador terminal de um outro tipo que não uma pinça 29 (tal como um que é inserido no orifício do tubo de aço 17). Por exemplo, um suporte 34 para uma ferramenta de substituição pode ser disposto na vizinhança do terceiro robô industrial 28. Uma pinça de substituição 29-1 do tipo que é inserido dentro do tubo de aço 17 é disposta no suporte da ferramenta 34. Quando o tubo de aço 17 sendo processado é substituído por 16 um material em bruto 17-1 que não um tubo de aço, o terceiro robô industrial 28 move-se de forma giratória para substituir a pinça 29 pela pinça 29-1. Como resultado, a pinça 29-1 é substituída de forma extremamente rápida.

Um robô de manuseamento 37 é instalado a jusante do terceiro robô industrial 28. 0 robô de manuseamento 37 tem uma porção de preensão 36 na ponta do seu pulso 20a. A porção de preensão 36 segura um produto dobrado 35 após a conclusão de dobragem. O robô de manuseamento 37 é um robô de repetição do tipo CP. À semelhança do primeiro robô industrial 18 descrito acima, o robô de manuseamento 37 é um robô verticalmente articulado tendo um primeiro a sexto eixos e se necessário um sétimo eixo. O movimento do primeiro ao sétimo eixos é acionado por servomotores de CA. O robô de manuseamento 37 segura um produto dobrado 35 que foi dobrado. O robô de manuseamento 37 move o produto dobrado 35 que segura a um suporte 38 para produtos. O aparelho de dobragem 10 preferencialmente realiza a dobragem num estado morno ou quente. Um estado morno é um intervalo de temperatura no qual a resistência à deformação de um material metálico é diminuída em comparação com a temperatura ambiente. Por exemplo, com certos materiais metálicos, é um intervalo de temperatura de cerca de 500 -800 °C. Um estado quente é um intervalo de temperatura no qual a resistência à deformação de um material metálico é diminuída em comparação com a temperatura ambiente e no qual o endurecimento por têmpera do material metálico é possível. Por exemplo, com alguns materiais de aço, é um intervalo de temperatura de 870 °C ou superior.

Ao realizar a dobragem de um tubo de aço 17 num estado quente, o tubo de aço 17 sofre endurecimento por têmpera ao ser aquecido a um intervalo de temperatura no qual o endurecimento por têmpera é possível seguido por arrefecimento a uma taxa de arrefecimento prescrita. Quando 17 a dobragem de um tubo de aço 17 é realizada num estado morno, a ocorrência de tensões do tubo de aço que acompanham o trabalho, tal como tensões térmicas, é prevenida. 0 aparelho de dobragem 10 tem uma estrutura como descrita acima.

Devido ao mecanismo de alimentação 11 que tem um primeiro robô industrial 18, os seguintes efeitos são alcançados quando o aparelho de dobragem 10 realiza a dobragem bidimensional ou tridimensional de um tubo de aço 17. (a) Configuração do aparelho, que é inevitavelmente realizada quando o tipo do tubo de aço 17 é mudado, pode ser facilmente e rapidamente realizada. Deste modo, evita-se que o tempo do ciclo do aparelho de dobragem 10 aumente, e a produtividade do aparelho de dobragem 10 é melhorada. Em adição, a configuração do aparelho, que é inevitavelmente realizada quando a linha de passagem do tubo de aço 17 muda, é facilmente e rapidamente realizada. Portanto, o grau de liberdade de produção pelo aparelho de dobragem 10 e a sua produtividade são ambos aumentados. Além disso, uma palete 23 que aloja os tubos de aço 17 pode ser disposta dentro do intervalo operacional do primeiro robô industrial 18. (b) O primeiro robô industrial 18 que constitui o mecanismo de alimentação 11 é também usado como um robô de manuseamento. Deste modo, depois do primeiro robô industrial 18 colocar um material em bruto 17 em posição, pode alimentar imediatamente o material em bruto 17 na sua direção longitudinal, e o tempo do ciclo do aparelho de dobragem 10 é encurtado. (c) O tempo de funcionamento do primeiro robô industrial 18 e o tempo de funcionamento de outros dispositivos tal como o segundo robô industrial 27, o 18 robô de suporte da bobina de aquecimento 32, e o terceiro robô industrial 28 podem ser facilmente sincronizados. Deste modo, a precisão dimensional de um produto dobrado 35 pode ser melhorada variando livremente a velocidade de alimentação do tubo de aço 17 (tal como diminuindo a velocidade de alimentação de uma porção dobrada de um membro dobrado). Aliás, quando o primeiro robô industrial 18 é trabalhado primeiro, é mais fácil operar outros dispositivos tais como o segundo robô industrial 27, o robô de suporte da bobina de aquecimento 32, e o terceiro robô industrial 28 ao mesmo tempo. (d) Uma vez que o primeiro robô industrial 18 é usado como um mecanismo de alimentação 11, o espaço de instalação total do aparelho de dobragem 10 pode ser reduzido dispondo o primeiro robô industrial 18 o mais perto possível do primeiro mecanismo de suporte 12, por exemplo. Como resultado, as limitações sobre onde o aparelho de dobragem 10 pode ser instalado são reduzidas. (e) Como o primeiro robô industrial 18 é usado como um componente de um mecanismo de alimentação 11, é possível realizar outras operações que não a alimentação, tais como (1) quando o tubo de aço 17 é um tubo de aço soldado, rodar o tubo de aço 17 à volta do seu eixo longitudinal de modo a que o cordão de soldadura do tubo de aço 17 esteja numa posição que não interfira com a dobragem antes de colocar o tubo de aço 17 no aparelho de dobragem 10, (2) ajustar qualquer desvio do eixo do tubo de aço 17 quando é colocado, (3) ajustar o trajeto de alimentação do tubo de aço 17, (4) conferir repetidamente vibrações mínimas ao tubo de aço 17 de modo a reduzir o coeficiente de fricção com o primeiro mecanismo de suporte 12 ou o segundo mecanismo de suporte 15, e (5) 19 ajustar o desvio do eixo do tubo de aço 17 de modo a evitar a ocorrência do fenómeno de adere-desliza. Como resultado, o grau de liberdade de produção do aparelho de dobragem 10 é aumentado.

Quando o primeiro robô industrial 18 realiza também uma operação de variar a posição do cordão de soldadura de um tubo de aço soldado, um sensor de posição do cordão de soldadura convencional bem conhecido é fornecido no primeiro robô industrial 18. O ângulo de rotação do tubo de aço 17 pode ser definido por cálculos baseados no valor detetado pelo sensor de posição do cordão de soldadura. (f) 0 primeiro robô industrial 18 pode ser constituído por um robô industrial de uso geral gue tem um registo de produção comprovado. Deste modo, pode ser facilmente mantido, e o tempo e as horas de trabalho requeridos para manutenção e limpeza são reduzidos. (g) 0 primeiro robô industrial 18 pode realizar uma correção mínima do trajeto de alimentação do tubo de aço 17 em conformidade com a orientação do primeiro mecanismo de suporte 12, pelo que a precisão dimensional de um produto dobrado 35 é aumentada. 20

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • WO 2006093006 A [0006] • WO 2008123505 A [0006]

Documentos de não patente citados na descrição • JIDOSHA GIJUSTSU. Journal of Society of Automotive Engineers of Japan, 2003, vol. 57 (6), 23-28 [0006]

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um aparelho de dobragem (10) que compreende um mecanismo de alimentação (11), um primeiro mecanismo de suporte (12), um mecanismo de aquecimento (13), um mecanismo de arrefecimento (14), e um segundo mecanismo de suporte (15) como descrito abaixo: o mecanismo de alimentação (11) sendo adaptado para alimentar um tubo de aço (17) na sua direção longitudinal, o primeiro mecanismo de suporte (12) sendo fixo numa primeira posição e sendo adaptado para suportar o tubo de aço (17) durante a alimentação deste, o mecanismo de aquecimento (13) sendo fixo numa segunda posição que está localizada a jusante da primeira posição na direção de alimentação do tubo de aço, e sendo adaptado para aquecer uma parte ou todo o tubo de aço (17) alimentado, o mecanismo de arrefecimento (14) sendo fixo numa terceira posição que está localizada a jusante da segunda posição na direção de alimentação do tubo de aço, e sendo adaptado para arrefecer a porção do tubo de aço alimentado que foi aquecida pelo mecanismo de aquecimento, o segundo mecanismo de suporte (15) sendo disposto numa quarta posição que está localizada a jusante da terceira posição na direção de alimentação do tubo de aço, e sendo adaptado para conferir um momento de flexão à porção aquecida do tubo de aço movendo-se bidimensionalmente ou tridimensionalmente enquanto suporta o tubo de aço alimentado em pelo menos uma localização, processando assim o tubo de aço para ser dobrado numa forma requerida, caracterizado pelo facto de o mecanismo de alimentação (11) ser constituído por um primeiro robô industrial (18). 2

2. Um aparelho de dobragem como estabelecido na reivindicação 1 caracterizado pelo facto de o segundo mecanismo de suporte (15) ser suportado por pelo menos um segundo robô industrial (27).

3. Um aparelho de dobragem como estabelecido na reivindicação 2 em que o segundo robô industrial (27) é um robô verticalmente articulado.

4. Um aparelho de dobragem como estabelecido na reivindicação 3 em que o robô verticalmente articulado que é o segundo robô industrial (27) tem pelo menos cinco eixos.

5. Um aparelho de dobragem como estabelecido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro robô industrial (18) é um robô verticalmente articulado.

6. Um aparelho de dobragem como estabelecido na reivindicação 5 em que o robô verticalmente articulado sendo o primeiro robô industrial (18) tem pelo menos cinco eixos.

7. Um aparelho de dobragem como estabelecido na reivindicação 1, adaptado para realizar o processo de dobragem num estado morno ou num estado quente.

8. Um aparelho de dobragem como estabelecido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro robô industrial(18) é ainda adaptado para rodar o tubo de aço (17) à volta do seu eixo longitudinal.

9. Um aparelho de dobragem como estabelecido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o primeiro robô industrial (18) é configurado para realizar pelo menos uma 3 das seguintes operações (1)-(5): (1) rodar o tubo de aço (17) que é um tubo de aço soldado à volta do seu eixo longitudinal de modo gue um cordão de soldadura do tubo de aço (17) esteja numa posição que não interfira com a dobragem antes de colocar o tubo de aço (17) no aparelho de dobragem (10) , (2) ajustar um desvio de um eixo do tubo de aço (17) , (3) ajustar um trajeto de alimentação do tubo de aço (17) , (4) conferir repetidamente vibrações mínimas ao tubo de aço (17) para reduzir o coeficiente de fricção com o primeiro mecanismo de suporte (12) ou o segundo mecanismo de suporte (15), e (5) ajustar um desvio do eixo do tubo de aço (17) de modo a evitar a ocorrência de um fenómeno de adere-desliza

10. Utilização do aparelho de dobragem de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores para fabricar um membro dobrado a partir do tubo de aço (17) oco.