WO2014044886A1 - Robot para el tratamiento estructuras metalicas - Google Patents

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WO2014044886A1
WO2014044886A1 PCT/ES2013/070604 ES2013070604W WO2014044886A1 WO 2014044886 A1 WO2014044886 A1 WO 2014044886A1 ES 2013070604 W ES2013070604 W ES 2013070604W WO 2014044886 A1 WO2014044886 A1 WO 2014044886A1
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robot
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caterpillar
track
self
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English (en)
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Inventor
Jordi Masia Perales
Original Assignee
Eliot Systems, S.L.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D55/00—Endless track vehicles
    • B62D55/06—Endless track vehicles with tracks without ground wheels
    • B62D55/075—Tracked vehicles for ascending or descending stairs, steep slopes or vertical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D55/00—Endless track vehicles
    • B62D55/08—Endless track units; Parts thereof
    • B62D55/18—Tracks
    • B62D55/26—Ground engaging parts or elements
    • B62D55/265—Ground engaging parts or elements having magnetic or pneumatic adhesion

Definitions

  • the present invention relates to a robot for treating and / or working exterior metal structures of large structures, such as large circular deposits of the petrochemical, food, ceramic, keel of a ship or other similar large structures.
  • large structures such as large circular deposits of the petrochemical, food, ceramic, keel of a ship or other similar large structures.
  • the Scaffolding Robot is known from EP 04025163.3 (published as EP-A-1 650 1 16, 04.26.2006), which describes a caterpillar robot whose chain links are equipped with magnetic soles and in which the drive means consist of two opposite and independent motors, which control the two opposite tracks independently by remote control. In this way the robot can be moved in any direction by moving one or the other of the robot's tracks.
  • Other caterpillar-type robots with magnetic tracks are known, see US-A-5884642, JP-A02092788, JP-A-2001270478, EP-A-0248659, JP-A-03231079, GB-A- 2203108.
  • the problem with the mentioned solutions is that they are difficult to move in any direction.
  • GB-A-978600A describes a conveyor for apparatus for use on a steel wall, which has two endless chains 8.9 driven respectively by two 6.7 motors, which are longitudinally engaged in an intermediate location (4) to allow I work even on curved surfaces.
  • GB-A-2103162 describes an apparatus that travels along a wall using three endless tracks swinging in tandem on each side of the vehicle apparatus, obtaining the oscillation of the endless tracks for use on surfaces that are not flat.
  • US-A-5435405 describes a reconfigurable mobile vehicle with magnetic tracks that have four stabilizers mounted alternately on the rear of the vehicle (two front and two rear).
  • EP-A-0248659 describes a vehicle with self-propelled magnetic tracks where each track unit is mounted on a respective pair of arms protruding laterally from its body.
  • GB-A-1545232 describes an improved device for treating surfaces in which the two tracks are laterally entangled by respective lateral arms capable of moving on curved surfaces.
  • ES 2 329 389 which describes a robot for treating and / or working surfaces or external parts of large steel structures, said robot being of the type with tracks for its displacement by magnetic soles.
  • said lateral hinge means comprising at least one longitudinal intermediate hinge means having a longitudinal intermediate shaft substantially capable of allowing one unit to oscillate laterally and transversely with respect to the other characterized by the fact that said lateral hinge means further comprise a transverse hinge means, said transverse hinge means having a rotational coupling coupling transverse substantially capable of allowing a unit to rotate with respect to the other and where arm means are provided in front of and / or behind each unit, said arm means being provided with a free-moving magnetic band supported by respective free-rotating wheels.
  • the robot described in this document has problems of adhesion and adaptability of both tracks independently on curved surfaces.
  • the robot for the treatment of metal structures comprising two drive units by track and displacement by magnetic soles on an endless belt and where said drive units by track are joined longitudinally by two intermediate hinges with a central body and two lateral bodies, wherein said intermediate hinges are configured so that each track drive unit oscillates laterally with respect to the opposite track and is characterized in that it comprises transverse articulation means integral with the support frame and the configured lateral bodies. so that each track drive unit rotates with respect to the opposite track; and which also comprises, in the position before and / or after each caterpillar drive unit, stabilization means of the robot assembly configured to maintain a constant and uniform pressure on the treatment surface.
  • the robot object of the present invention can have various uses, among which, non-limitingly, we find: - Non-destructive tests with ultrasound technologies (Phased Array), thermography, shearography and laser beams. - Assembly of a conventional basket or platform that serves as a basis for an operator to perform maintenance work (cleaning, sanding, painting, new welding and repairs in general), on the surfaces through which the track connected to the tractor unit travels On a stand.
  • maintenance work cleaning, sanding, painting, new welding and repairs in general
  • FIG 1 Shows a schematic and perspective view of the robot to work on external metal structures, object of the present invention.
  • FIG 2.- Shows a second schematic and perspective view of the robot for working on external metal structures, object of the present invention.
  • FIG 3.- Shows a view of the complete operating system of the robot to work on external metal structures, object of the present invention.
  • the robot is configured with two track units 1, wherein each of said tracks comprises a support chassis 2 and two sprockets 3, on which an endless belt 4, toothed and mounted is mounted. adapted to the aforementioned sprockets 3.
  • a plurality of magnets 5, preferably shaped in a strip form, are mounted and where each of said magnet strips 5 are mounted through internal flanges 7 on the external surface of the belt 4, each magnet 5 being housed in its corresponding support 6 preferably of resistant plastic material, designed so that they do not contact directly on the surface where they adhere and do so the said supports 6.
  • Said cogwheels 3 are jointly connected to the support chassis 2 by at least one axle 8, said axle comprising a self-aligning bearing. It should be noted that one of the sprockets 3 is free, while the other is driving, so that on said axis of said driving wheel the translation motor 9 is mounted together with its anti-rotation arm 10.
  • the tension of the Straps 4 is made by means of tensioners 1 1.
  • the two tracks 1 are connected to a central body 12 and two lateral bodies 13, being connected by two intermediate hinges 14 for the lateral joints and two hubs 15 with shafts 16 and self-aligning supports 17 for the transverse joints.
  • the general electrical panel 26 of force and control which feeds and controls all its movements and is predisposed to also assemble the necessary components for possible complementary models that can be incorporated (cleaning, oil change and regeneration etc.). It consists mainly of a waterproof cabinet, protection elements, frequency inverters, programmable automaton or electronic board, connectors, wiring, terminal blocks etc.
  • the door will be foldable, with safety lock and there will be mounted a General Switch, a PC with touch screen, a push button for commissioning and another emergency stop.
  • the robot includes a wireless remote control to work in any comfortable position, which allows us to visualize and manage all the movements of the robot, and will have the functions of: march, emergency stop, rise, fall, right turn, left turn and tilt compensator removal.
  • the electric hoses 24 connected to the electrical box 21 and the translation motors 9 can be seen and, through a reel 25 they are all connected to an electrical panel general 26.
  • the translation motors were hydraulic, the oil hoses that feed them will go from them to the hydraulic group 27 through the reels 28. Said hydraulic group 27 will be fed and controlled by the electrical panel general 26.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Robot para el tratamiento de estructuras metálicas, del tipo que comprende dos unidades de accionamiento por oruga (1) y desplazamiento mediante suelas magnéticas (5,6) sobre una correa sinfín (4) y donde dichas unidades de accionamiento mediante oruga (1) están unidas longitudinalmente mediante dos bisagras intermedias (14) con un cuerpo central (12) y dos cuerpos laterales (13), en donde dichas bisagras intermedias (14) están configuradas para que cada unidad de accionamiento por oruga (1) oscile lateralmente con respecto a la oruga contraria y que comprende unos medios de articulación transversal (15,16,17) solidariamente unidos al chasis de soporte (2) y a los cuerpos laterales (13) configurados para que cada unidad de accionamiento por oruga (1) gire con respecto a la oruga contraria; y que además comprende unos medios de estabilización (18,19,20) del conjunto del robot configurados para mantener una presión constante y uniforme sobre la superficie de tratamiento.

Description

ROBOT PARA EL TRATAMIENTO ESTRUCTURAS METÁLICAS
DESCRIPCIÓN La presente invención está referida a un robot para tratar y/o trabajar estructuras metálicas exteriores de grandes estructuras, tales como grandes depósitos circulares de la industria petroquímica, alimentaria, cerámica, la quilla de un buque u otras estructuras similares de grandes dimensiones. Estado de la técnica
En el actual estado de la técnica, la técnica de tratamiento y/o trabajo de superficies externas o partes de estructuras de acero es conocido en el campo del mantenimiento de rascacielos, de buques, etc. que precisan una limpieza y pintura periódica. Además, el mantenimiento de un edificio con una bóveda grande no es fácil para los operadores y sólo resulta posible con el uso de andamios. Hoy en día, esta operación se realiza usando medios de puente móviles que se elevan y bajan y desplazan a lo largo de toda la superficie de la estructura con los trabajadores a bordo. También se conoce el mantenimiento periódico de la quilla y el casco de un buque que deben ser lijados casi anualmente para eliminar las incrustaciones marinas y luego deben ser barnizados de nuevo etc. Estas operaciones también deben realizarse usando medios complejos y caros que implican el coste adicional de emplear técnicos especializados. También se conoce la necesidad de trabajar sobre superficies metálicas para realizar decapado abrasivo o pintura de estructuras. Además, los trabajadores suspendidos a lo largo de las superficies siempre están expuestos al peligro de sufrir accidentes y caídas.
Con el fin de evitar los problemas mencionados arriba, el Robot de Sin Andamios es conocido de la EP 04025163.3 (publicada como EP-A-1 650 1 16, 26.04.2006), que describe un robot oruga cuyos eslabones de cadena están dotados de suelas magnéticas y en el que los medios de accionamiento consisten en dos motores opuestos e independientes, los cuales controlan las dos orugas opuestas de forma independiente mediante control remoto. De esta manera se puede desplazar el robot en cualquier dirección mediante el movimiento de una u otra de las orugas del robot. Otros robots de tipo oruga con orugas magnéticas son conocidos, véase US- A-5884642, JP-A02092788, JP-A-2001270478, EP-A-0248659, JP-A-03231079, GB-A- 2203108. El problema de las soluciones mencionadas es que resultan difíciles de desplazar en cualquier dirección.
Además, los robots de oruga magnética existentes están limitados en cuanto a su movimiento sobre las superficies que no son perfectamente planas. En particular, en el caso de que el cambio de superficie no sea plano, se reduce la adherencia de la oruga magnética con el peligro resultante de que el robot puede caer.
GB-A-978600A describe un transportador para aparato para usar en una pared de acero, que tiene dos cadenas sin fin 8,9 accionadas respectivamente por dos motores 6,7, que están engoznados longitudinalmente en una ubicación intermedia (4) para permitir el trabajo incluso en superficies curvadas. GB-A-2103162 describe un aparato que se desplaza por una pared usando tres orugas sin fin oscilando en tándem por cada lado del aparato vehículo, obteniéndose la oscilación de las orugas sin fin para el uso en superficies que no sean planas. US-A-5435405 describe un vehículo móvil reconfigurable con orugas magnéticas que tiene cuatro estabilizadores montados alternativamente en la parte posterior del vehículo (dos enfrente y dos atrás).
EP-A-0248659 describe un vehículo con orugas magnéticas autopropulsado donde cada unidad de oruga es montada en un respectivo par de brazos que sobresalen lateralmente de su cuerpo.
GB-A-1545232 describe un dispositivo mejorado para tratar superficies en el que las dos orugas están engoznadas lateralmente por respectivos brazos laterales capaces de desplazarse sobre superficies curvadas.
No obstante, el estado de la técnica más cercano es el documento ES 2 329 389 que describe un robot para tratar y/o trabajar superficies o partes externas de estructuras grandes de acero, dicho robot siendo del tipo con orugas para su desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre las bandas de dicho robot oruga, comprendiendo dos unidades de accionamiento independientes unidas mediante bisagras longitudinalmente por los lados una con la otra en una ubicación intermedia con respectivos medios de bisagra laterales, dichos medios de bisagra laterales comprendiendo al menos un medio de bisagra intermedio longitudinal teniendo un eje intermedio longitudinal substancialmente capaz de permitir que una unidad oscile lateral y transversalmente con respecto a la otra caracterizado por el hecho de que dichos medios de bisagra laterales comprenden además un medio de bisagra transversal, dicho medio de bisagra transversal teniendo un acoplamiento acoplamiento rotacional transversal substancialmente capaz de permitir una unidad girar con respecto a la otra y donde delante y/o detrás de cada unidad están provistos medios de brazo, dichos medios de brazo estando dotados de una banda magnética de avance libre soportada mediante respectivas ruedas de rotación libre.
No obstante, el robot descrito en este documento tiene problemas de adherencia y adaptabilidad de ambas orugas de forma independiente sobre superficies curvas.
Descripción de la invención
El problema de la adherencia descrito en el estado de la técnica queda resuelto mediante el empleo de dos orugas completamente independientes y unidas cada una de ellas por dos cubos con ejes y bridas a unos soportes laterales y estos, a su vez, unidos por una pluralidad de bisagras a un cuerpo central, de tal forma que con las cuatro articulaciones el robot se adapte y desplace fácilmente a lo largo de cualquier superficie y en cualquier dirección, mejorando la adherencia y adaptabilidad de ambas orugas de forma independiente, sobre cualquier tipo de superficie, curva o plana.
Más concretamente, el robot para el tratamiento de estructuras metálicas, del tipo que comprende dos unidades de accionamiento por oruga y desplazamiento mediante suelas magnéticas sobre una correa sinfín y donde dichas unidades de accionamiento mediante oruga están unidas longitudinalmente mediante dos bisagras intermedias con un cuerpo central y dos cuerpos laterales, en donde dichas bisagras intermedias están configuradas para que cada unidad de accionamiento por oruga oscile lateralmente con respecto a la oruga contraria y que se caracteriza porque comprende unos medios de articulación transversal solidariamente unidos al chasis de soporte y a los cuerpos laterales configurados para que cada unidad de accionamiento por oruga gire con respecto a la oruga contraria; y que además comprende, en posición anterior y/o posterior a cada unidad de accionamiento por oruga unos medios de estabilización del conjunto del robot configurados para mantener una presión constante y uniforme sobre la superficie de tratamiento.
El robot objeto de la presente invención puede tener diversos usos, entre los cuales, de forma no limitativa, nos encontramos con: - Ensayos no destructivos con tecnologías de ultrasonidos (Phased Array), termografía, shearografia y rayos láser. - Montaje de una cesta o plataforma convencional que sirva de base para que un operario pueda realizar trabajos de mantenimiento (limpieza, lijado, pintura, soldaduras nuevas y reparaciones en general), sobre las superficies por las que transita la oruga unido a la unidad tractora sobre un soporte.
- Filmación de videos o toma de fotografías sobre las superficies tanto en el exterior de las superficies metálicas como en el interior de tubos metálicos (conducciones de gas) mediante la instalación de cámaras de alta definición sobre un soporte en la oruga. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, la palabra "comprende" y sus variantes no pretender excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
Breve descripción de la figuras A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
FIG 1 .- Muestra una vista esquematizada y en perspectiva del robot para trabajar sobre estructuras metálicas externas, objeto de la presente invención.
FIG 2.- Muestra una segunda vista esquematizada y en perspectiva del robot para trabajar sobre estructuras metálicas externas, objeto de la presente invención.
FIG 3.- Muestra una vista del sistema completo de funcionamiento del robot para trabajar sobre estructuras metálicas externas, objeto de la presente invención.
Realización preferente de la invención
En las figuras adjuntas se muestra una realización particular de la invención. Tal y como muestra la figura 1 , el robot está configurado con dos unidades de oruga 1 , en donde cada una de dichas orugas comprende un chasis de soporte 2 y dos ruedas dentadas 3, sobre las que se monta una correa sinfín 4, dentada y adaptada a las citadas ruedas dentadas 3. En la parte externa de la citada correa sinfín 4 se monta una pluralidad de imanes 5, preferentemente conformados en forma de tira, y en donde cada uno de dichas tiras de imanes 5 están montados a través de unas bridas internas 7 sobre la superficie externa de la correa 4, estando cada imán 5 alojado en su correspondiente soporte 6 preferentemente de material plástico resistente, diseñados para que estos no contacten directamente sobre la superficie donde se adhieren y sí que lo hagan los citados soportes 6.
Las citadas ruedas dentadas 3, por otro lado, están solidariamente unidas con el chasis de soporte 2 mediante al menos un eje 8, comprendiendo dicho eje un rodamiento autoalineable. Cabe destacar que una de las ruedas dentadas 3 es libre, mientras que la otra es motriz, de tal forma que en dicho eje de dicha rueda motriz se monte el motor de traslación 9 junto con su brazo anti-giro 10. La tensión de las correas 4 se realiza por medio de tensores 1 1 .
Las dos orugas 1 están unidas a un cuerpo central 12 y dos cuerpos laterales 13, estando unidos mediante dos bisagras intermedias 14 para las articulaciones laterales y dos cubos 15 con ejes 16 y soportes autoalineables 17 para las articulaciones transversales.
Mediante dichos medios de articulación lateral (14) y transversal (15,16,17) es posible conseguir inclinar una unidad de oruga 1 respecto de la otra de forma independiente y en cualquier dirección, con lo que se consigue solucionar el problema técnico de la adherencia y adaptabilidad en cualquier tipo de superficie metálica, preferentemente acero férrico, y en cualquier dirección, lógicamente en colaboración con la correa 4, los imanes 5, soportes 6 y bridas 7. Por otro lado, en la figura 2 se observan los brazos de reacción 18, que disponen de tornillos de presión regulable 19 y ruedas autoadaptables 20, caja eléctrica de control 21 , soporte y sujeción de mangueras 22 y espacio de sujeción para distintos elementos adicionales y complementarios 23, variables según la aplicación del robot. Estos elementos neutralizan el posible despegue de los imanes 5 de las partes superiores de las orugas 1 como consecuencia de la carga o presión de alguno de los elementos complementarios que se monten en el espacio 23, como por ejemplo un sistema de limpieza de torres de aerogeneradores o similares.
Aunque no estén montados directamente sobre el robot y lo estén en el box de un vehículo de transporte, no mostrado en las figuras adjuntas, también forma parte del mismo, como se ha indicado, el cuadro eléctrico general 26 de fuerza y control, que lo alimenta y comanda todos sus movimientos y está predispuesto para montar también los componentes necesarios para los posibles modelos complementarios que se pueden incorporar (limpieza, cambio y regeneración de aceite etc.). Está compuesto principalmente por un armario estanco, elementos de protección, variadores de frecuencia, autómata programable o placa electrónica, conectores, cableado, bloques de bornes etc. La puerta será abatible, con cierre de seguridad y en ella tendremos montados un Interruptor general, un PC con pantalla táctil, un pulsador de puesta en servicio y otro de paro de emergencia.
Las mangueras eléctricas 24, de fuerza y mando, para la intercomunicación entre el cuadro eléctrico 26 y la caja eléctrica de control montada sobre el robot, así como también las mangueras y el grupo hidráulico que las alimentaría, en el supuesto de que los moto- reductores de traslación del robot fueran hidráulicos. Todas las mangueras indicadas estarán montadas en unos carretes enrolladores comandados eléctricamente, sujetas en el soporte del robot destinado a este fin y conectadas en el cuadro eléctrico general de fuerza y control (en el box) y la caja eléctrica de control (sobre el robot).
Además, comprende un mando Inalámbrico a distancia para poder trabajar en cualquier posición cómoda, que nos permita visualizar y manejar todos los movimientos del robot, y tendrá las funciones de: marcha, paro de emergencia, subida, bajada, giro derecha, giro izquierda y eliminación del compensador de inclinación.
Así pues, y más concretamente tal y como se muestra en la figura 3 se aprecia las mangueras eléctricas 24 conectadas a la caja eléctrica 21 y a los motores de traslación 9 y, a través de un carrete enrollador 25 se conectan todas ellas a un cuadro eléctrico general 26. En el supuesto de que los motores de traslación fueran hidráulicos, las mangueras de aceite que los alimentan irán desde estos hasta el grupo hidráulico 27 a través de los carretes enrolladores 28. Dicho grupo hidráulico 27 estará alimentado y controlado por el cuadro eléctrico general 26.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Robot para el tratamiento de estructuras metálicas, del tipo que comprende dos unidades de accionamiento por oruga (1 ) y desplazamiento mediante suelas magnéticas (5,6) sobre una correa sinfín (4) y donde dichas unidades de accionamiento mediante oruga (1 ) están unidas longitudinalmente mediante dos bisagras intermedias (14) con un cuerpo central (12) y dos cuerpos laterales (13), en donde dichas bisagras intermedias (14) están configuradas para que cada unidad de accionamiento por oruga (1 ) oscile lateralmente con respecto a la oruga contraria y que se caracteriza porque comprende unos medios de articulación transversal (15,16,17) solidariamente unidos al chasis de soporte (2) y a los cuerpos laterales (13) configurados para que cada unidad de accionamiento por oruga (1 ) gire con respecto a la oruga contraria; y que además comprende, en posición anterior y/o posterior a cada unidad de accionamiento por oruga (1 ) unos medios de estabilización (18,19,20) del conjunto del robot configurados para mantener una presión constante y uniforme sobre la superficie de tratamiento.
2. - Robot de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los medios de articulación transversal comprenden dos cubos (15) con sus respectivos ejes (16) y soportes autoalineables (17).
3. - Robot de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 en donde los medios de estabilización comprenden al menos dos brazos de reacción (18), que disponen de tornillos de presión regulable (19) y ruedas autoadaptables (20).
4.- Robot de acuerdo con la reivindicación 3 en donde los medios de estabilización comprenden también muelles de compresión en las ruedas autoadaptables (20).
5. - Uso del robot según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en ensayos no destructivos con equipamiento de ultrasonidos y/o láseres.
6. - Uso del robot según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como base para trabajos de mantenimiento en altura.
7. - Uso del robot según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en filmación de videos y toma de fotografías en superficies metálicas tanto externas como internas.
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