WO2020132735A1 - Plataforma móvel e mecanismo oscilador aplicado ao processo de revestimentos em superfícies planas - Google Patents

Plataforma móvel e mecanismo oscilador aplicado ao processo de revestimentos em superfícies planas Download PDF

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    • B63B59/00—Hull protection specially adapted for vessels; Cleaning devices specially adapted for vessels

Definitions

  • the present invention is related to equipment technologies for vessels and oil platforms, in addition to building maintenance. More particularly, the present invention relates to robot automated painting technology.
  • the principle adopted in the present invention uses a rod and crank type oscillating mechanism capable of reaching 1.4 m / s for cross-painting and 45 °.
  • This mechanism is synchronized by belts and balanced with counterweights and a counter-rotating inertia flywheel with an inverted direction of rotation by an epicyclic differential, made the main movement process of the painting process reduce the acceleration moments in the speed variation of the painting. mobile platform.
  • the set of mobile platform and oscillatory mechanism proposed will be based on triangular positioning of cables, operated from winders. It is a system in view of the fact that the cables drive the mobile platform, which is suspended only by traction, and remains tensioned by the weight itself plus the payload of the set. We consider it to be an economical and extremely fast (speed) solution for a positioning system of large vertical flat areas for sweeping, in addition to being modular and transportable to the deck of the ship under construction or in operation.
  • the mechanism has flat movements, altogether with 3 degrees of freedom: x, y (linearly) and one more degree for leveling adjustment, angularly. To a lesser extent there are unevenness and transfer of parts on the side.
  • the set uses 2 fixed pivots (cranes) in the case at the height of the deck, which is the base of the structure that suspends and moves the mobile platform. There are four movable pivots at the ends of the mobile platform to which the movement cables are connected, which are connected to the fixed pivots.
  • the mobile platform will carry a painting oscillating arm, with sweeping dynamics suitable for the painting process.
  • This set, mobile platform and the oscillating mechanism are the effectors of the application process of the painting system.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art described above in a practical and efficient way.
  • the purpose of the present invention is to apply paint to the hull of ships and platforms in an automated manner.
  • the present invention provides an oscillating mechanism of the crank rod type, which produces movements transmitted to a rod and which leads a spray gun.
  • Figure 1 illustrates the mobile platform with the Mecanum wheel suspension system.
  • Figure 2 shows the configuration of the supports for the wheels that are fitted and secured on the mobile platform.
  • Figure 3 illustrates the adaptation of the Mecanum wheel suspension system for different surface curvatures.
  • Figure 4 illustrates a schematic view of the oscillating mechanism with the painting rod.
  • Figure 7 illustrates the movement of the oscillating mechanism and the stroke of the paint stick.
  • Figure 1 illustrates the mobile platform (1) including the installed Mecanum wheels (2).
  • the platform has 4 fixing pivots (5) for the cables, necessary to move the system.
  • the platform contains two adjustable arms (4), normally used to support the counterweight (8) of the cables and the cable holder (not shown in the figure).
  • the arm (4a), shown in figure 1, receives the counterweight (8) in order to balance the mobile platform when connected to the cable carrier that is connected to the arm (4b).
  • the counterweight (8) can serve as a support for the purge sink (6) and the purge reservoir (7).
  • the cable carrier serves to support the cables that connect the Airless paint pump (without air) with the spray gun (1 1).
  • the part shown in (9) is a flanged connection for fitting and securing the oscillating mechanism.
  • Figure 2 illustrates the support of the Mecanum wheels (3).
  • the support was built so that the two of the four wheels were centered on the central axis of the platform and two others located on the sides.
  • the side wheel supports use suspended axles capable of flexing based on the angle of the part or hull, keeping the wheels in line with the surface.
  • Figure 3 illustrates two types of curvature possible on a painting surface.
  • the platform aims to restrict movement against the side plane, allowing movements parallel to it that are controlled by the cables.
  • FIG 4 and Figure 5 illustrate the mechanism used as the oscillating system of the painting arm without inversion, where rotating movement will be called the crank-handle type, due to the fact that the inversion of the alternative movement is mechanical as in the pistons of an engine. internal combustion.
  • the electric motor (15) is located in the center of the mobile platform inside a compartment (10) on the pedestal (19) of the oscillating mechanism (29).
  • the arm (26) and the forearm (16) are interconnected by a pivot (20) that contains two toothed pulleys, one with 36 teeth connected by the inertia coupling belt (18) and the other with 30 teeth attached to the forearm (16 ) and connected by the belt (25).
  • the motor is fixed to the pedestal through a flanged connection (23) being hidden in the compartment (10) of the mobile platform.
  • the pedestal (19) has its course corrected through the lever (24) allowing cross oscillations in 45 a .
  • the inertia coupling belt (18) is more rigid to promote better coupling with the flywheel (13) than with the pedestal (19).
  • Figure 6 shows the internal structure of the transmission from the pedestal shaft to the flywheel (13) and the inertia coupling belt (18).
  • the inertia coupling belt (18) Within the ring of the epicyclic (29), we have 4 gears (28), involving the sun of the epicyclic (27).
  • Figure 7 shows the movement positions of the oscillator system in just one illustration, with emphasis on the linear movement of the pistol rod.
  • the total stroke of the arm (12) is 1480 mm (from end to end), with an acceleration distance of 140 mm at each end and a useful stroke of 1200 mm in the center.

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Abstract

A presente invenção está relacionada a um conjunto efetuador de um sistema de pintura, contendo uma plataforma móvel e um mecanismo oscilador do tipo biela manivela, que reproduz movimentos transmitidos à uma haste e que conduz uma pistola de pintura se assemelhando com o processo exercido por colaboradores pintores. Com isso, a plataforma móvel e o mecanismo oscilador foram projetados para se deslocar de maneira unidirecional sobre a superfície, podendo deslocar-se em duas direções ortogonais e ainda girar a fim de manter o nível da plataforma.

Description

“PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR APLICADO AO PROCESSO DE REVESTIMENTOS EM SUPERFÍCIES PLANAS”
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção está relacionada a tecnologias de equipamentos para embarcações e plataformas de petróleo, além manutenção de edificações. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a tecnologia de pintura automatizada por robôs.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Atualmente, a manutenção ou inspeção de grandes superfícies planas verticais é realizada por meio da construção de acesso, este sendo andaimes ou alpinismo. Para a realização de pintura, há a necessidade de o colaborador acessar o local de realização da pintura.
[0003] Para a construção naval o acesso é realizado por andaimes, visto que o trabalho é realizado em dique seco. Este acesso é economicamente dispendioso e moroso. Além disso, envolve riscos de segurança do trabalho.
[0004] Para a inspeção ou pintura de grandes áreas, várias tecnologias para movimentação podem ser empregadas, como o uso de carros com rodas magnéticas, sistemas de patas com ventosas, instalação de trilhos nas peças e entre outras soluções. Essas soluções são morosas e pouco eficazes na aplicação do sistema de pintura.
[0005] Existe a necessidade de reproduzir a forma de pintura realizada pelo colaborador. Isso significa, que existem variáveis na execução do trabalho e que devem ser atendidas. Uma delas é a forma linear de aplicação do sistema de pintura. O movimento praticado pelo colaborador, considerado o mais eficaz, normalmente é do tipo retilíneo (horizontal ou vertical) com parada de aplicação nas extremidades. Pois, nestes pontos de extremidade, a velocidade na inversão do movimento é zero e, com isso, poder-se-ia ter uma sobre espessura do esquema de pintura. Para prevenir essa sobre espessura, a pistola de aplicação da tinta tem seu mecanismo interrompido até o retorno a sua velocidade de aplicação normal.
[0006] Desta forma, o princípio adotado na presente invenção utiliza um mecanismo oscilador tipo biela e manivela capaz de atingir 1 ,4 m/s para pintura cruzada e para 45°. Este mecanismo é sincronizado por correias e equilibrado com contrapesos e um volante de inércia em contra rotação com sentido de rotação invertido por um diferencial epicíclico, fez com que o processo de movimento principal do processo de pintura reduza os momentos de aceleração na variação de velocidade da plataforma móvel.
[0007] Sendo assim, o conjunto plataforma móvel e mecanismo oscilatório proposto será baseado em posicionamento triangular de cabos, operados a partir de bobinadores. Trata-se de um sistema tendo em vista que os cabos acionam a plataforma móvel que está suspensa apenas por tração, e se mantém tensionados pelo peso próprio mais carga útil do conjunto. Consideramos ser uma solução económica e de extrema rapidez (velocidade) para um sistema posicionador de grandes áreas planas verticais para varredura, além de ser modular e transportável para o convés do navio em construção ou em operação.
[0008] O mecanismo tem movimentos planos, ao todo com 3 graus de liberdade: x, y (de forma linear) e mais um grau para ajuste de nivelamento, de forma angular. Em grau menor existem os desníveis e traspasses de peças no costado.
[0009] O conjunto utiliza 2 pivôs fixos (gruas) no caso na altura do convés, que é a base da estrutura que suspende e da movimentação a plataforma móvel. Há quatro pivôs móveis nas extremidades da plataforma móvel na qual são conectados os cabos de movimentação, sendo estes ligados aos pivôs fixos. A plataforma móvel vai transportar um braço oscilador de pintura, com dinâmica de varredura adequada ao processo de pintura. Este conjunto, plataforma móvel e o mecanismo oscilador são os efetuadores do processo de aplicação do sistema de pintura.
[00010] Este sistema pode ser realizado por uso de tinta através de pintura automatizada ou através de metalização por aspersão térmica.
[0001 1] A estratégia adotada para o processo de pintura é descer sem pintar e subir pintando, de maneira que os principais obstáculos serão encarados como uma descida de degraus no processo. O deslocamento para uma faixa lateral dar-se-á na parte superior do casco quando as cordas têm elevada tensão e, portanto, momento será controlado de maneira rígida. Não há interferência dos obstáculos na realização da pintura. A movimentação da plataforma móvel independe dos obstáculos. A movimentação está relacionada principalmente a não transitar sobre região recém pintada. O sistema foi desenvolvido para superar obstáculos sem interferir na pintura.
[00012] Além da indústria de Petróleo e gás, essa tecnologia pode ser aplicada a construção civil.
[00013] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descritos de forma prática e eficiente. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[00014] O objetivo da presente invenção é aplicar pintura no casco de navios e plataformas de forma automatizada.
[00015] De forma a alcançar o objetivo acima descrito, a presente invenção provê um mecanismo oscilador do tipo biela manivela, que produz movimentos transmitidos à uma haste e que conduz uma pistola de pintura.
[00016] Com isso a plataforma móvel e o mecanismo oscilador foram projetados para se deslocar de maneira unidirecional sobre a superfície, podendo deslocar-se em duas direções ortogonais e ainda girar a fim de manter o nível da plataforma.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00017] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.
[00018] A figura 1 ilustra a plataforma móvel com o sistema de suspensão das rodas Mecanum.
[00019] A figura 2 mostra a configuração dos suportes para as rodas que são encaixadas e presas na plataforma móvel.
[00020] A figura 3 ilustra a adaptação do sistema de suspensão das rodas Mecanum para diferentes curvaturas de superfícies.
[00021] A figura 4 ilustra uma vista esquemática do mecanismo oscilador com a haste de pintura.
[00022] A figura 5 detalha as transmissões entre polias do mecanismo oscilador.
[00023] A figura 6 ilustra o pedestal semi-aberto com detalhe das engrenagens que interligam o volante de inércia e a correia de acoplamento de inércia.
[00024] A figura 7 ilustra a movimentação do mecanismo oscilador e o curso da haste de pintura.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[00025] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.
[00026] A figura 1 ilustra a plataforma móvel (1 ) incluindo as rodas Mecanum (2) instaladas. A plataforma tem 4 pivôs de fixação (5) para os cabos, necessários a movimentação do sistema. A plataforma contém dois braços (4) ajustáveis, normalmente utilizados para suporte do contrapeso (8) dos cabos e o porta cabos (não mostrado na figura).
[00027] O braço (4a), mostrados na figura 1 , recebem o contrapeso (8) com a finalidade equilibrar a plataforma móvel quando conectada a esteira porta cabos que é conectada ao braço (4b). O contrapeso (8) pode servir de suporte para a pia de expurgo (6) e o reservatório de expurgo (7). A esteira porta cabos serve para suportar os cabos que conectam a bomba de tinta Airless (sem ar) com a pistola de pintura (1 1 ).
[00028] A parte mostrada em (9) é uma conexão flangeada para encaixar e prender o mecanismo oscilador. Nela existe um espaço cilíndrico e vazio (10) para receber e acomodar o motor elétrico (15).
[00029] A figura 2 ilustra o suporte das rodas Mecanum (3). O suporte foi construído para que as duas das quatro rodas ficassem centralizadas no eixo central da plataforma e outras duas situadas nas laterais. Os suportes das rodas laterais utilizam eixos suspensos capazes de fletirem com base na angulação da peça ou do casco, mantendo as rodas alinhadas com a superfície. A figura 3 ilustra dois tipos de curvatura possíveis numa superfície de pintura.
[00030] No geral, a plataforma tem como finalidade restringir o movimento contra o plano do costado, permitindo movimentos paralelos a este que são controlados pelos cabos.
[00031] A figura 4 e a figura 5 ilustram o mecanismo utilizado como sistema oscilador do braço de pintura sem inversão onde movimento rotativo será denominado do tipo biela-manivela, pelo fato da inversão do movimento alternativo ser mecânico como nos pistões de um motor de combustão interna. O motor elétrico (15) fica numa posição no centro da plataforma móvel dentro de um compartimento (10) no pedestal (19) do mecanismo oscilador (29). O braço (26) e o antebraço (16) estão interligados por um pivô (20) que contém duas polias dentadas, sendo uma com 36 dentes ligada pela correia de acoplamento de inércia (18) e outra com 30 dentes acoplada ao antebraço (16) e interligada pela correia (25).
[00032] A haste (12) é conectada ao antebraço (16) através de uma polia dentada com 30 dentes (21 ). Numa das pontas ficam a pistola de pintura (1 1 ), o qual é alimentada por uma bomba de tinta tipo Airless (sem ar). O leque de pintura mostra a linha de pintura (22) efetiva na superfície.
[00033] Este mecanismo agora tem um volante de inércia (13) com um diâmetro maior de 661 mm não se restringindo a essa dimensão, que o tornará mais efetivo mesmo com uma massa menor. Devido às limitações de auto colisão no mecanismo, o volante de inércia (13) teve seu diâmetro limitado, e não pode mais ser aumentado, mesmo usando chumbo como material.
[00034] Os contrapesos do braço (14) e do antebraço (17) também puderam ser montados com máximo afastamento permitindo e também ter sua massa reduzida.
[00035] O motor é fixado ao pedestal através de uma conexão flangeada (23) ficando escondido no compartimento (10) da plataforma móvel.
[00036] O pedestal (19) tem seu curso corrigido através da alavanca (24) permitindo oscilações cruzadas em 45a.
[00037] A correia de acoplamento de inércia (18) é mais rígida para promover melhor acoplamento com o volante de inércia (13) do que com o pedestal (19).
[00038] A figura 6 mostra a estrutura interna da transmissão do eixo do pedestal ao volante de inércia (13) e a correia de acoplamento de inércia (18). Dentro do anular do epicíclico (29), temos 4 engrenagens (28), envolvendo o sol do epicíclico (27).
[00039] A figura 7 mostra as posições de movimento do sistema oscilador em apenas uma ilustração, com destaque para o movimento linear da haste da pistola. O curso total do braço (12) é de 1480 mm (de ponta a ponta), com distância de aceleração de 140 mm em cada extremidade e um curso útil de 1200 mm no centro.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR APLICADO AO PROCESSO DE REVESTIMENTOS EM SUPERFÍCIES PLANAS, caracterizado por:
- a plataforma móvel (1 ), compreendendo quatro pivôs móveis (5), dois braços ajustáveis (4), contrapeso (8), suspensão das rodas Mecanum (3) e um compartimento (10),
- o mecanismo oscilador (30), compreendendo o volante de inércia (13), um braço (26) e antebraço (16) com seus contrapesos
(14) e (17), haste (12), pistola de pintura (1 1 ),
- um pedestal (19), compreendendo um motor elétrico
(15), uma conexão flangeada (23), alavanca (24), anular do epicíclico (29), quatro engrenagens (28) e sol do epicíclico (27),
- um pivô (20) situado no braço (26) compreendendo duas polias dentadas e, conecta a correia de acoplamento de inércia (18) com a correia (25),
- um pivô (21 ) situado no antebraço (16), compreendendo uma polia dentada (21 ) que interliga a haste (12) com a correia (25) do antebraço (16),
2. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o braço (4a) receber o contrapeso (8), este servindo de suporte para a pia de expurgo (6) e o reservatório de expurgo (7),
3. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o pedestal (15) ser parte integrante do mecanismo oscilador (30),
4. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR, de acordo com a reivindicação 1 à 3, caracterizado por o braço (4b) receber a esteira porta cabos,
5. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR, de acordo com a reivindicação 1 à 4, caracterizado por antebraço (16) conter uma correia (25) e um contrapeso (17),
6. PLATAFORMA MÓVEL E MECANISMO OSCILADOR, de acordo com a reivindicação 1 à 5, caracterizado por braço (26), que contém o contrapeso (14), estar situado no eixo do pedestal (19).
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