ES2157183T3 - Procedimiento y aparato controlado por ordenador para alisar formas y pintar superficies de embarcaciones marinas. - Google Patents
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Abstract
Un método realizado por ordenador para el carenado y pintado del casco y/o superestructura de un buque marino, utilizando un sistema robotizado que incluye una serie de robots montados en medios móviles y que tienen brazos provistos de varias conexiones, que pueden moverse alrededor de varios ejes de control, comprendiendo las fases de: A- Colocar dicho buque marino a fin de que los mencionados robots tengan acceso a los citados casco y superestructura; B- Analizar las imperfecciones de dichos casco y superestructura del buque; C- Aplicar un compuesto de carenado a las citadas imperfecciones; D- Lijado de dicho compuesto de carenado alineándolo con el citado casco y/o superestructura; E- Eliminar cualquier polvo de compuesto generado en el proceso de lijado; y F- Pintar dicho casco y/o superestructura;
Description
Procedimiento y aparato controlado por ordenador
para alisar formas y pintar superficies de embarcaciones
marinas.
La presente invención se refiere, genéricamente,
al alisado de formas y pintado automatizados de embarcaciones
marinas, y la presente invención se refiere específicamente al uso
de equipo robótico controlado por ordenador para analizar
imperfecciones de superficie, aplicar un componente de alisado de
formas y pintar.
Hoy en día se construyen buques a medida usando
técnicas y procedimientos contrastados con el tiempo. Parte de este
proceso se conoce como alisado de formas. El alisado de formas es un
proceso por el cual una superficie menos que suave se llena, se
lija y se pinta con imprimación, durante la preparación para
pintarla. El alisado de formas, como actualmente se aplica en la
industria naval, se hace casi exclusivamente sobre los exteriores
de yates, donde la muy potenciada calidad estética de la pintura
sobre un casco con formas o superestructura profesionalmente
alisadas, impone una calidad uniforme a modo de espejo al acabado de
la pintura. En este momento, las embarcaciones marinas comerciales
o militares casi nunca tienen sus formas alisadas debido al coste y
tiempo implicados, así como a la naturaleza puramente estética de un
proceso como este.
El alisado de formas se realiza analizando una
superficie exterior de la embarcación en busca de imperfecciones, y
utilizando, a continuación, ciertas técnicas para eliminar las
imperfecciones del casco o superestructuras. Tradicionalmente, una
tripulación de artesanos expertos que usan herramientas neumáticas
operadas a mano, herramientas eléctricas operadas a mano,
herramientas sencillas de mano o cualquier combinación de las
mismas, han realizado este proceso. El primer paso es analizar las
imperfecciones en la superficie del casco o de la superestructura
usando un tablero o listón alargado con bordes rectos, para
"levantar un mapa" o marcar imperfecciones en la superficie de
la embarcación. El paso siguiente incluye la aplicación de una
imprimación, normalmente una aplicación aplicada en spray. Después
de las etapas de "levantar el mapa" y de aplicar la
imprimación, todas las imperfecciones mayores que aproximadamente 1
mm de profundidad, se rellenan manualmente con un compuesto de
alisado de formas fratasable, aplicado usando fratás manuales y
esparcidores grandes de metal. Cuando el relleno fratasable ha
curado, se lija a mano usando bloques de mano y "largos
tableros" con papel de lija fijados y con lijadoras mecánicas
operadas a mano. Cuando la superficie que se está alisando está
relativamente suave y alisada, una aplicación final optativa de
compuesto aplicable en spray de alisado de formas se puede aplicar
usando equipo de spray manualmente operado. Una vez que todo el
compuesto de alisado de formas ha sido aplicado y manualmente
lijado, la imprimación y el pintado del casco o superestructura
alisados, termina, entonces, el proceso de alisado de formas y
pintado.
Usando los procedimientos actuales, una
superficie de 464,51 metros cuadrados de superficie a alisar lleva
aproximadamente 2,2 horas-hombre por pie cuadrado o
11.000 horas-hombre en total para alisar una
superficie no alisada hasta una gran calidad, es decir, acabado de
pintura "calidad yate". Las industrias relacionadas, tales
como la industria de fabricación de automóviles, han intentado
resolver la ineficacia correspondiente a las grandes tareas
realizadas a mano, automatizando ciertos aspectos de la producción.
Por ejemplo, la patente de los EE.UU. nº. 4.532.148 de
Veciello, describe un sistema automatizado de pintado para
automóviles realizado primariamente por robots con dispositivos de
atomización del tipo campana rotatoria fijados al brazo del robot.
Sin embargo, esta invención es inadecuada para pintar automóviles en
masa, únicamente sirve para pintar.
La Patente de los EE.UU. nº. 4.498.414 de
Kiba y colaboradores, describe un robot que pinta
automóviles. Este robot se diseñó para pintar automóviles sobre una
línea de montaje con la característica adicional de ser capaz de
abrir la puerta del coche para tener más acceso para pintar.
Aunque las patentes de lo que antecede se
refieren a robots automatizados para pintar y a un sistema para
pintar con robots, la patente de los EE.UU. n.º 5.571.312 de
Andoe, describe un material de revestimiento que podría ser
aplicado por los robots a una embarcación marina.
Ninguna de las referencias de lo que antecede
describe un procedimiento para alisar formas de una embarcación
marina. Además, la industria de las embarcaciones marinas no ha
ingeniado un procedimiento automatizado para ahorrar el tiempo y el
gasto destinado en alisar las formas del casco y de la
superestructura de una embarcación.
En consecuencia, hay una necesidad en la técnica
para un procedimiento automatizado de alisado de formas de
embarcaciones marinas, con el fin de ahorrar tiempo y desembolsos, y
de asegurar el alisado de formas con precisión.
Los siguientes documentos de la técnica anterior
son conocidos: a) EP 0165 911 que se refiere a un procedimiento y
plataforma de robot para lavar, lijar y pintar en dique seco de
construcción naval y b) DE 32 11 992A que se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para programar un robot controlado
por pista cuyos procesos de movimiento, que se efectúan mediante
motores de control, están controlados mediante señales eléctricas
de salida de una memoria programable, estando fijado al menos un
asidero con sensores al robot durante el proceso de programación,
sensores que, al ser sometidos a tensión mecánica, las señales
eléctricas de salida se transmiten por un lado a los motores de
control del robot como señales de control y, por otro lado, dentro
de la memoria de robot como señales de programación.
Existe una necesidad adicional en la técnica
para un procedimiento automatizado de alisado de formas, que emplea
robots polivalentes mejorados con cabezas operativas
intercambiables.
La presente invención satisface las necesidades
de la técnica al proporcionar tecnología de automatización para
analizar, alisar formas y pintar los cascos y superestructuras de
embarcaciones marinas con el fin de ahorrar costes en materiales,
mano de obra y proporcionar alisado de formas de precisión
controlada por ordenador.
En su aspecto independiente más amplio, la
invención proporciona un procedimiento controlado por ordenador
para preparar y pintar el casco y/o la superestructura de una
embarcación marina, utilizando un sistema de robot que incluye
múltiples robots, controlados por un ordenador para la preparación y
pintado de la mencionada embarcación marina en el que el
procedimiento comprende las etapas de:
- \bullet
- Analizar el mencionado casco y/o superestructura de la embarcación en busca de imperfecciones;
- \bullet
- Aplicar un compuesto de alisado de formas a las mencionadas imperfecciones;
- \bullet
- Suavizar las mencionadas imperfecciones para alinearlas con el mencionado casco y/o superestructura; y
- \bullet
- Pintar el mencionado casco y/o superestructura.
En otra realización preferida, los robots son
posicionados sobre pistas deslizantes y/o una grúa pórtico para
desplazarse.
En otra realización preferida, los robots están
dotados de brazos adaptables para fijar y usar diversos
accesorios.
En otra realización preferida, la etapa de
analizar comprende, además, usar un sistema de levantamiento de
mapa de la superficie utilizando láseres, fijados al robot.
En otra realización preferida la etapa de
analizar comprende, además, usar un sistema de levantamiento de
mapa de la superficie utilizando radar, fijado al robot.
En otra realización preferida la etapa de
aplicación de un compuesto de alisado de formas comprende, además,
usar un aparato de spray; fijado al extremo del brazo del robot.
En otra realización preferida la etapa de alisar
formas comprende, además, usar un aparato de fresado y un aparato
de vacío conjuntamente, fijados al extremo del brazo del robot.
En otra realización preferida la etapa de pintar
comprende, además, usar un segundo aparato de aplicación de spray,
fijado al extremo del brazo del robot.
En otra realización preferida las etapas
comprenden, además, usar accesorios intercambiables para usar con el
robot.
En consecuencia, es un objetivo de la invención
usar robots para analizar las imperfecciones en el casco o
superestructura de una embarcación marina utilizando un láser o
radar para levantar un mapa de la superficie.
Es un objetivo adicional de la invención usar
robots para aplicar cualquier compuesto que pueda aplicarse en
spray de alisado de formas cuando pueda ser necesario para corregir
las imperfecciones detectadas en el casco o superestructura de una
embarcación marina utilizando equipo de spray para aplicar el
compuesto.
Otro objetivo de la invención es usar robots
para lijar el compuesto de alisado de formas con el fin de conseguir
una superficie suave mediante el uso de una cabeza de fresado o
lijado.
Aun un objetivo adicional de la invención es
retirar, de la zona de trabajo, el polvo del compuesto de alisado
de formas creado por el proceso de lijado mediante un tubo de vacío
u otro medio de limpieza similar.
Aun un objetivo adicional de la invención, es
usar robots para aplicar la mano de pintura final a la superficie
de la embarcación, utilizando equipo de aplicación de spray para
aplicar la pintura.
Aun un objetivo adicional es proporcionar medios
móviles para los robots con el objeto de permitir que los robots
completen el acceso a las superficies del casco y superestructura de
la embarcación.
Otro objetivo de la invención es dotar a los
robots de cabezas intercambiables para realizar la tarea de analizar
las imperfecciones del casco, aplicar compuesto de alisado de
formas, lijar el casco y pintar.
Los objetivos y ventajas anteriores de la
presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente
descripción y reivindicaciones anexadas, tomadas conjuntamente o
con los dibujos que se acompañan que muestran, a modo de ejemplo,
algunas realizaciones preferidas de la invención.
La figura 1 es una vista en planta de una
embarcación situada en la zona de operaciones del sistema
automatizado de alisado de formas y disposición aproximada del
mencionado sistema de acuerdo con la presente invención;
\global\parskip0.900000\baselineskip
la figura 2 es una vista en perspectiva del
sistema automatizado de alisado de formas, que incluye un robot
montado en una grúa pórtico, de acuerdo con una realización
preferida;
la figura 3 es una vista en alzado lateral que
ilustra un robot de alisado de formas montado en una pista y un
robot montado en una grúa pórtico, cuando se utiliza en el sistema
automatizado de alisado de formas y procedimiento de acuerdo con la
presente invención; y
Las figuras 4A-4D son vistas en
perspectiva de diversas cabezas que se usan conjuntamente con los
robots de acuerdo con la presente invención.
Haciendo referencia a los dibujos, y más
particularmente a la figura 1 de los mismos, se muestra un sistema
10 automatizado de alisado de formas que incluye un controlador 12
para dirigir el movimiento de los robots 14. El mencionado
controlador es capaz de recibir varias señales eléctricas de entrada
para iniciar la operación de los robots 14 de acuerdo con una
secuencia de operación preprogramada. Los robots 14 están situados
sobre pistas 16 paralelas para desplazarse a lo largo del eje
longitudinal de la embarcación 18 marina. La embarcación 18 está
situada en la zona de operación de los robots 14, entre las pistas
16, permitiendo que los mencionados robots terminen de acceder a lo
largo de la eslora de la embarcación 18.
La figura 2 representa una vista en perspectiva
de una realización alternativa del sistema 10, en la cual los
robots 14 sobre pistas 16 se pueden ver trabajando sobre la
embarcación 18 conjuntamente con una grúa 20 pórtico y un robot 20
montado en la grúa pórtico, la mencionada grúa 20 pórtico y el robot
20 montado en la grúa pórtico también están controlados por el
controlador 12. De acuerdo con la realización alternativa, la grúa
20 pórtico tendría la capacidad de movimiento 24 lineal arriba y
abajo del eje longitudinal de la embarcación 18, y el robot 22
sobre la grúa pórtico 20 tendría movimiento de un lado a otro y
medios 35 telescópicos para izar y arriar hasta la superficie de
trabajo.
Como se indicó en la descripción de la figura 1,
esta invención opera con, y el aparato de la misma incluye, robots
14 (figura 1), sin una grúa pórtico 20. Adicionalmente, al usar la
grúa pórtico 20, diversas estructuras alternativas están operativas
dentro de los límites de esta invención, tales como cuando las
"patas", como se muestran en la figura 2, o con "patas"
como se muestra pero suspendiendo la grúa pórtico desde arriba.
Como puede verse en la figura 3, los robots, 14
y 22, son unidades operadas hidráulicamente que incluyen una base
30, un brazo 32 primario, un brazo 34 secundario y un muñón 36 que
termina en una cabeza 38 soporte, que se enclava con una cualquiera
de las herramientas 50, 60, 70 y 80 intercambiables. El controlador
12 y la base 30, el brazo 32 primario, el brazo 34 secundario, el
muñón 36, la cabeza 38 soporte y las herramientas 50, 60, 70 y 80
intercambiables, están operativamente conectadas para conseguir el
resultado final de movimiento de las herramientas 50, 60, 70 y 80
intercambiables de una manera deseada.
Las figuras 4A-4D ilustran las
diversas herramientas 50, 60, 70 y 80 intercambiables como se
utilizan en el sistema 10 automatizado de alisado de formas. La
herramienta 50 analizador opcional de la figura 4A se usa para
analizar la superficie 19 de la embarcación, a través del uso de
láser o radar 53 de levantamiento de mapa de la superficie. Esta
herramienta se fija usando un medio 51 conectivo que se enclava con
el muñón 36. El proceso de analizado se puede realizar con el medio
de analizado fijado a la base 30 de los robots 14 y 22 en lugar de
en el extremo del brazo 34 secundario.
La herramienta 60 de aplicación de compuesto de
alisado de formas en la figura 4B, emplea una boquilla 62 de spray
alimentada con aire 64 comprimido, y compuesto 66 de alisado de
formas a través de mangueras 65 y 67, respectivamente. La
herramienta se fija usando un medio 61 conectivo que se enclava con
el muñón 36.
La figura 4C representa una herramienta 70
intercambiable de lijado utilizable para lijar las zonas tratadas
con compuesto 66 de alisado de formas. La herramienta utiliza un
medio para lijar 72 conjuntamente con una manguera 74 de vacío para
la retirada del polvo tóxico creado al suavizar el compuesto 66 de
alisado de formas. Una caperuza 76 encierra el medio 72 de lijado y
la manguera 74 de vacío, sobresaliendo la manguera de vacío a
través de la herramienta 70 y dentro de la caperuza 76, medios 72 de
lijado próximos, que no se muestran, en el plano de la figura 4C en
aras de la claridad, pero que se sobreentienden de este modo, como
previamente se describió en el presente documento. La caperuza 76
se usa para impedir que el polvo escape y también se usa para
realzar la capacidad de aspiración del vacío 74. La herramienta 70
de lijado está fijada de forma intercambiable al muñón 36 mediante
un medio 71 conectivo. Además, utilizable para limpiar las
superficies, analizado y tratado con compuesto 66 de alisado de
formas, hay diversos medios alternativos: por ejemplo, se usa un
medio de limpiado con agua a presión, en una de las herramientas,
pero esto requiere conexiones suficientes para manipular el agua, y
esto potencialmente requiere un medio de secado para usar tras el
limpiado con agua a presión o lavado mecánico. Cuando se usa el
limpiado con agua a presión para limpiar, la presión se ajusta al
tamaño de la embarcación (menos para un yate, que para un gran
buque). Además, particularmente con grandes buques, el
procedimiento de la presente invención incluye únicamente las etapas
de posicionar la embarcación, limpieza con agua a presión, y
analizar las imperfecciones o contornos antes de reparar y/o
pintar.
Una herramienta 80 de pintado intercambiable se
muestra en la figura 4D, una vista en perspectiva. La pintura 86 se
aplica a través de una boquilla 82 de spray que está abastecida por
mangueras 85 y 87 con aire 84 comprimido y pintura,
respectivamente. La herramienta 80 de pintado está fijada de forma
intercambiable al muñón 36 mediante un medio 81 conectivo.
Claims (15)
1. Un procedimiento controlado por ordenador
para preparar y pintar el casco y/o la superestructura de una
embarcación (18) marina, utilizando un sistema (10) de robot que
incluye múltiples robots (14, 22) controlados por un ordenador (12)
para preparar y pintar la mencionada embarcación (18) marina,
caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas
de:
- \bullet
- Analizar (50) el mencionado casco y/o superestructura de la embarcación en busca de imperfecciones;
- \bullet
- Aplicar (60) un compuesto (66) de alisado de formas a las mencionadas imperfecciones;
- \bullet
- Suavizar (70) las mencionadas imperfecciones para alinearlas con el mencionado casco y/o superestructura; y
- \bullet
- Pintar (80) el mencionado casco y/o superestructura.
2. Un procedimiento controlado por ordenador
según la reivindicación 1, que comprende la etapa adicional de
retirar cualquier polvo de compuesto generado por la etapa de
suavizado.
3. Un procedimiento controlado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el cual los
mencionados múltiples robots (14, 22) están posicionados sobre
medios (16, 20) móviles y tienen brazos (32, 34) dotados de
diversos accesorios (50, 60, 70, 80) móviles alrededor de diversos
ejes de control.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual los mencionados robots (14, 22) están posicionados sobre
pistas (16) deslizantes y/o una grúa (20) pórtico para
desplazarse.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la mencionada etapa de analizar comprende utilizar láseres
(53), fijados a los robots (14, 22), en un sistema de levantamiento
de mapa de la superficie.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la mencionada etapa de analizar comprende utilizar radares
(53), fijados a los robots (14, 22), en un sistema de levantamiento
de mapa de la superficie.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la mencionada etapa de aplicar compuesto de alisado de
formas comprende el uso de un aparato (60) de aplicación de spray,
fijado al extremo del mencionado brazo (32, 34).
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la mencionada etapa de alisado de formas comprende el uso
de un aparato (70) de amolado, fresado o lijado, y aparatos (74) de
vacío que operan conjuntamente entre sí, y que están fijados al
extremo del mencionado brazo (32, 34).
9. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la mencionada etapa de pintado comprende el uso de un
segundo aparato (80) de aplicación de spray, fijado al extremo del
mencionado brazo (32, 34).
10. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el cual cada uno de los mencionados robots (14, 22) comprende
una base (30), un brazo (32) primario, un brazo (34) secundario y un
muñón (36) que terminan en una cabeza (38) soporte y diversas
herramientas (50, 60, 70, 80) fijables a los mencionados muñones
(36) o a las mencionadas bases (30).
11. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el cual la mencionada etapa de analizar (50) el mencionado casco
o superestructura de la embarcación comprende fijar y usar una
herramienta (50) analizador en cada uno de los mencionados robots
(14, 22) para analizar las superficies (19) de la mencionada
embarcación (18) marina para detectar contornos e
imperfecciones.
12. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el cual la mencionada etapa de suavizar es una etapa de lijado
(70) y comprende fijar y usar una herramienta (70) de lijado de
superficie en cada uno de los mencionados robots (14, 22) para
preparar las mencionadas superficies (19) para pintar.
13. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el cual la mencionada etapa de pintar (80) comprende fijar y
usar una herramienta (80) de pintado en cada uno de los mencionados
robots (14, 22) para pintar las mencionadas superficies (19) para
producir un acabado de alta calidad.
14. Un procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende, además, una etapa de fijar una herramienta de
limpieza con agua a presión en cada uno de los mencionados robots
(14, 22) para limpiar las mencionadas superficies (19).
15. Un procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende, además, tras la mencionada etapa de analizar, fijar
una herramienta (6) de aplicación de compuesto de alisado de formas
a cada uno de los mencionados robots (14, 22) para aplicar un
compuesto (66) de alisado de formas a las mencionadas
imperfecciones.
Applications Claiming Priority (2)
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