WO2013142931A1 - Sistema de recapagem de pneus constituído por braço robotizado com movimentos de interpolação angular - Google Patents

Sistema de recapagem de pneus constituído por braço robotizado com movimentos de interpolação angular Download PDF

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    • Y10T74/20305—Robotic arm
    • Y10T74/20329—Joint between elements

Definitions

  • the present invention pertains to the tire technology sector 5 and relates more specifically to a scraping system as well as to the application of rubber to tires which are performed by a robotic arm capable of angular interpolation movements. .
  • State-of-the-art tire retreading machines are known from the state of the art in which the tire is generally arranged vertically on a rotating mandrel and fixed in translation.
  • the tools currently used have a scraper that roughs the tire with axial and radial movements.
  • Known machines generally feature linear tables with spindles, linear guides and cylindrical guides that are responsible for moving the scraper assembly or applying rubber.
  • the chuck supporting the tire to be worked on is fixed to a first rail-guided carriage and the tools are coupled to a second rail-guided carriage also parallel to the axis of rotation of the mandrel.
  • the model PI0102947- ⁇ which also uses the concept of linear tables, proposed a modular solution for this type of problem by having at least two associated structures, both with guide rails responsible for translating the structures and using two motors to drive the system. their operation.
  • the guide rails of the first frame, which supports the tire must be arranged to the axis of rotation of the mandrel and symmetrically to the vertical plane containing this axis.
  • the invention further enables the use of a third frame disposed on the opposite side of the scraper. As the structures are heavy, higher power motors are required to drive both, as well as the use of a third car that would result in the use of a third engine causing higher energy consumption and making the system cost-effective unattractive. proposed by the model.
  • the present invention relates to a robotic arm for the tire recapping process which establishes the path of roughing and rubber application tool movements by means of automatically driven articulated arms with at least 3 bearings supported on bearings.
  • the articulated arms allow unlimited movement of the tool to be used by the system with much more speed and precision, allowing the most varied combinations of shapes and profiles to be worked.
  • the proposed invention aims to provide a modular machine capable of enabling a greater range of motion of the tool that is incorporated into the system.
  • the robotic arm is allowed to act on several separately positioned tires, which reduces the total cycle time of the operation, and reduces the amount of scraping tool main motor starts by generating a considerable reduction in process power consumption making the cost-benefit ratio attractive to the user.
  • the use of the robotic arm eliminates the need for linear tables, allowing the elimination of linear guides, cylindrical guides, spindle drives and linear actuators present in traditional tire scraping machines. Without these items the equipment is free of periodic lubrication, facilitating preventive maintenance, avoiding component contamination and making the equipment environmentally friendly.
  • the system is characterized by angular movements, enabling a better contour of the tire and still has the characteristic of accelerating the movement of the scraper tool, especially in displacement movements where the tool does not touch the tire. This also reduces the scraping time, even on equipment assemblies that operate on one tire only.
  • Another technical advantage of the combination of greater amplitude and precision of the robotic arm movements is the possibility of implementing an automatic system for sharpening the tire scraping tool.
  • This feature makes this routine much safer for the equipment operator as it can be performed remotely by the equipment since the robot arm is controlled by the operator by software via a control panel.
  • This fairing makes the equipment much safer and allows the operator to remain protected from thrown elements during the tire scraping process.
  • the arm can work with different tools and tire scraping devices such as saws, cups, knives, inserts, etc. It also allows the application of the concept of the robotic arm in several stages of the tire retreading (retreading) process. Thus, what changes in the various possible applications for the robotic arm is the type of tool that will be coupled to the system. As such, it can work both on roughing and removing rubber as well as applying a new layer of rubber to the tire.
  • the arm has a structure capable of supporting the different tools to be coupled to the system without causing equipment deformation.
  • the developed robotic arm can still be constructed in various dimensions to meet the different tire sizes available on the market such as passenger car tires, motorcycle tires, cargo / truck tires, off-road / farm tires / OTR, etc. and makes a more compact solution possible by optimizing space when working on larger tires.
  • Figure 1 perspective drawing of the robotic arm.
  • Figure 2 perspective drawing of the robotic arm.
  • Figure 3 is a side view drawing of the tire scraping system with a rotary mandrel frame.
  • Figure 4 perspective drawing of the tire scraping system with a rotary mandrel frame.
  • Figure 5 perspective drawing of the tire scraping system with a set of plates for fixing the tire.
  • Figure 6 is a side view drawing of the tire scraping system with a set of plates for fixing the tire.
  • Figure 7 shows the robotic arm performing the scraping procedure on three tires.
  • FIG 8 drawing of the robotic arm performing the scraping procedure on two tires.
  • Figure 9 drawing of the system with a tire isolated by a fairing.
  • Figure 10 drawing of the system with two tires isolated by a fairing.
  • FIG 11 drawing of the system with three tires isolated by a fairing.
  • Figure 12 drawing of the robotic arm with a built-in rubber application tool.
  • Figure 13 enlarged drawing of rubber applicator tool.
  • the arrangement of the tire recapping machine parts disclosed in this specification is constituted by a mandrel system which supports the tire (7) to be worked on.
  • the system is furthermore comprised of at least one robotic arm (1) automatically actuated and controlled by software through a control panel, provided with at least 3 joints (2) (3) (4) and a scraper tool (5) or a rubber applicator (11).
  • the joints (2) (3) (4) enable a greater range of motion of the tool coupled to the system.
  • the robot arm (1) is capable of angular angular interpolation movements and consequently can make a better contour of the tire (7).
  • the robotic arm (1) can act on several tires (7) (8) (9) separately reducing the operating time and the number of starts on the main motor of the tool.
  • the robotic arm (1) further enables the system to perform both scraping as well as applying rubber to tires. This is made possible by this combination of range and precision of movement.
  • a rubber applicator (11) with the same robot arm concept containing at least 3 joints (2) (3) (4) is used, so what changes is the tool to be used by the system.
  • the system is independent of the type of chuck that holds the tire, since the tire holder and the robot arm (1) are independent. This In this way both a system with a rotary mandrel (6) and a tire clamping system (10), among others, can be used. In addition, there is the possibility of implementing a complete fairing (12) for the equipment to make the operator's work routine safer.

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Description

SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR
Setor tecnológico da invenção
De uma maneira geral a presente invenção pertence ao setor tecnológico 5 de pneus e refere-se, mais especificamente, em um sistema de raspagem, assim como de aplicação de borracha em pneus que são realizados por um braço robótico capaz de realizar movimentos de interpolação angular.
Estado da técnica conhecido
É conhecido do estado da técnica desse setor tecnológico, máquinas para to a recauchutagem de pneumáticos nas quais o pneu geralmente fica disposto verticalmente em um mandril rotativo e fixo em translação. As ferramentas utilizadas atualmente possuem um raspador que realiza o desbaste do pneu com movimentos axiais e radiais. As máquinas conhecidas, geralmente apresentam mesas lineares dotadas de fusos, guias lineares e guias cilíndricos que são i s responsáveis pela movimentação do conjunto de raspagem ou aplicação de borracha. Como é proposto em US 6251204, o mandril suportando o pneumático a ser trabalhado é fixado em um primeiro carro guiado em trilhos e as ferramentas são acopladas a um segundo carro também guiado em trilhos orientados paralelamente ao eixo de rotação do mandril. Essas máquinas como0 podemos ver como em AU1528470, realizam movimentos de aproximação e afastamento do pneu em relação ao eixo do mandril, assim como os movimentos radiais do aparelho de raspagem através de trilhos guias. O modelo proposto pela patente US 7040371 também ilustra esses típicos equipamentos onde os movimentos se dão em eixos perpendiculares através de guias paralelos 5 acionados por um fuso de esfera. A ferramenta de raspagem pode rodar em torno do eixo vertical e uma unidade de controle pode monitorar um parâmetro de operação do equipamento ajustando as características de funcionamento do aparelho de raspagem e do suporte do pneu a ser trabalhado. O equipamento pode ser operado por uma estação de operação através de uma interface pela0 unidade de controle. Este tipo de sistema apresentado nas patentes já citadas possui o inconveniente do desgaste prematuro dos de fusos, guias lineares e guias cilíndricos ocasionado pela contaminação de tais componentes através das partículas e pó de borracha resultante do processo de raspagem de pneus. Além disso, esses equipamentos limitam o acesso de outras ferramentas ao pneumático.
Algumas máquinas com o conceito de mesas lineares ainda apresentam problemas em acompanhar a mudança da dimensão do pneumático, uma vez que não são estruturadas para suportar um pneumático de maiores peso e dimensão, gerando problemas de vibração e estabilidade. O modelo PI0102947- Θ, que também utiliza o conceito de mesas lineares, propôs uma solução modulável para esse tipo de problema dispondo de pelo menos duas estruturas associadas ambas dotadas de trilhos guias responsáveis pela translação das estruturas e utilizando dois motores para que seja acionado o funcionamento das mesmas. Os trilhos guias da primeira estrutura, a qual suporta o pneumático, devem estar dispostos ao eixo de rotação do mandril e simetricamente em relação ao plano vertical contendo este eixo. Não há risco de deformação ou vibração do mandril devido a um peso elevado de um pneumático, pois seu baricentro é conservado sobre um mesmo eixo, assim como a disposição de trilhos simétricos assegura uma estabilidade a linha de baricentro. A invenção ainda possibilita a utilização de uma terceira estrutura disposta no lado oposto do raspador. Como as estruturas são pesadas são necessários motores de maior potência para a movimentação de ambas, assim como a utilização de um terceiro carro que resultaria no uso de um terceiro motor acarretando um maior gasto de energia e tornando pouco atrativa a relação custo/benefício do sistema proposto pelo modelo.
Novidades e objetivos da invenção
Visando eliminar os inconvenientes já conhecidos no estado da técnica, a presente invenção refere-se a um braço robotizado para o processo de recapagem de pneumáticos que estabelece a trajetória dos movimentos das ferramentas de desbaste e aplicação de borracha através de braços articulados acionados automaticamente, com no mínimo 3 articulações apoiadas sobre mancais. Os braços articulados permitem movimentação ilimitada da ferramenta a ser utilizada pelo sistema com muito mais velocidade e precisão, permitindo as mais variadas combinações de formas e perfis a serem trabalhados.
A invenção proposta tem o objetivo de proporcionar uma máquina modulável e capaz de possibilitar uma amplitude maior de movimentos da ferramenta que é incorporada ao sistema. Ao aumentar a amplitude dos movimentos é permitido que o braço robotizado atue em diversos pneumáticos posicionados separadamente, isso faz com que seja reduzido o tempo total de ciclo da operação, além de reduzir a quantidade de partidas do motor principal da s ferramenta de raspagem gerando uma considerável redução no consumo de energia do processo tornando atrativa a relação custo/benefício ao usuário.
A utilização do braço robótico elimina a necessidade do uso de mesas lineares, permitindo a eliminação de guias lineares, guias cilíndricos, acionamentos por fusos e atuadores lineares presentes nas máquinas lo tradicionais para raspagem de pneumáticos. Sem esses itens o equipamento fica livre de lubrificações periódicas, facilitando a manutenção preventiva, evitando a contaminação dos componentes e tornando o equipamento ecologicamente correto. O sistema é caracterizado por movimentos angulares, possibilitando um melhor contorno do pneumático e ainda tem a característica de acelerar a i s movimentação da ferramenta de raspagem, principalmente em movimentos de deslocamento em que a ferramenta não toca o pneu. Com isso também há uma redução no tempo de raspagem, até mesmo em montagens de equipamentos que operam apenas com um pneu.
Outra vantagem técnica da combinação de maior amplitude e precisão dos0 movimentos do braço robótico é a possibilidade de implementação de um sistema automático para afiar a ferramenta de raspagem dos pneus. Tal característica torna esta rotina muito mais segura para o operador do equipamento, pois pode ser executada a distância pelo mesmo, uma vez que o braço robotizado é controlado pelo operador por um software através de um painel de comando. Ao5 eliminar a necessidade da presença do operador próximo à ferramenta, principalmente quando está sendo realizado o desbaste do pneumático, é possível a elaboração de uma carenagem completa para o equipamento. Essa carenagem torna o equipamento muito mais seguro e permite que operador permaneça protegido de elementos que possam ser arremessados durante o0 processo de raspagem dos pneus.
O braço pode trabalhar com diferentes ferramentas e dispositivos de raspagem de pneus como serras, copos, navalhas, pastilhas, etc. e ainda possibilita a aplicação do conceito do braço robotizado em diversas etapas do processo de recapagem (recauchutagem, reforma) de pneus. Dessa forma, o que muda nas diversas aplicações possíveis para o braço robotizado é o tipo de ferramenta que será acoplada ao sistema. Sendo assim, o mesmo pode trabalhar tanto no desbaste e remoção de borracha, assim como aplicar uma nova camada de borracha no pneumático. O braço possui uma estrutura capaz de suportar as diferentes ferramentas a serem acopladas ao sistema sem causar deformação no equipamento.
Além disso, o braço robotizado desenvolvido ainda pode ser construído em diversas dimensões a fim de atender os diferentes tamanhos de pneumáticos disponíveis no mercado como pneus de automóveis de passeio, pneus de moto, pneus de carga/caminhões, pneus fora de estrada/agrícolas/OTR, etc. e torna possível uma solução mais compacta otimizando o espaço quando estão sendo trabalhados pneus de maior dimensão.
Descrição dos desenhos anexos
A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustram e subsidiam abaixo listados:
Figura 1 desenho em perspectiva do braço robotizado.
Figura 2 desenho em perspectiva do braço robotizado.
Figura 3 desenho em vista lateral do sistema de raspagem de pneus com uma estrutura com mandril rotativo.
Figura 4 desenho em perspectiva do sistema de raspagem de pneus com uma estrutura com mandril rotativo.
Figura 5 desenho em perspectiva do sistema de raspagem de pneus com um conjunto de pratos para a fixação do pneumático.
Figura 6 desenho em vista lateral do sistema de raspagem de pneus com um conjunto de pratos para a fixação do pneumático.
Figura 7 desenho do braço robótico realizando o procedimento de raspagem em três pneumáticos.
Figura 8 desenho do braço robotizado realizando o procedimento de raspagem em dois pneumáticos. Figura 9 desenho do sistema com um pneumático isolado por uma carenagem.
Figura 10 desenho do sistema com dois pneumáticos isolado por uma carenagem.
Figura 11 desenho do sistema com três pneumáticos isolado por uma carenagem.
Figura 12 desenho do braço robotizado com uma ferramenta de aplicação de borracha incorporada.
Figura 13 desenho em escala aumentada da ferramenta aplicadora de borracha.
Descrição detalhada da invenção
Conforme pode ser inferido das figuras anexas, a disposição das partes da máquina destinada à recapagem de pneumáticos revelada neste relatório descritivo é constituída por um sistema de mandril, o qual sustenta o pneumático (7) a ser trabalhado. O sistema é caracterizado por ainda constituir de pelo menos um braço robotizado (1) acionado automaticamente e controlado por um software através de um painel de controle, dotado de pelo menos 3 articulações (2)(3)(4) e uma ferramenta de raspagem (5) ou um aplicador de borracha (11).
As articulações (2)(3)(4) possibilitam uma maior amplitude de movimentos da ferramenta acoplada ao sistema. Desse modo, o braço robotizado (1) é capaz de realizar movimentos de interpolação angular e consequentemente pode fazer um melhor contorno do pneumático (7). Pelo fato de possibilitar maior amplitude de movimentos, o braço robotizado (1) pode atuar em diversos pneus (7)(8)(9) separadamente reduzindo o tempo de operação e a quantidade de partidas no motor principal da ferramenta. O braço robotizado (1) ainda possibilita que o sistema realize tanto a raspagem, assim como a aplicação de borracha em pneus. Isso se torna possível devido a essa combinação de amplitude e precisão dos movimentos. Ainda para que seja realizada essa aplicação, é utilizado um aplicador de borracha (11) com o mesmo conceito de braço robotizado contendo pelo menos 3 articulações (2)(3)(4), desse modo o que muda é a ferramenta a ser utilizada pelo sistema.
O sistema independe do tipo de mandril que sustenta o pneumático, uma vez que o suporte do pneu e o braço robotizado (1) são independentes. Desse modo pode ser utilizado tanto um sistema com um mandril rotativo (6) como um sistema de fixação do pneu por pratos (10), entre outros. Além disso, existe a possibilidade da implementação de uma carenagem completa (12) para o equipamento a fim de tornar mais segura a rotina de trabalho do operador.
As figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta invenção, de modo que as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado nesta invenção.
Tratou-se no presente relatório descritivo de um peculiar e original sistema destinado ao processo de recapagem de pneumáticos, capaz de aperfeiçoar sobremaneira sua utilização, dotado de novidade, atividade inventiva, suficiência descritiva e aplicação industrial e, consequentemente, revestido de todos os requisitos essenciais para a concessão do privilégio pleiteado.

Claims

REIVINDICAÇÕES:
1 - SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR
caracterizado por ser constituído por pelo menos um braço robotizado (1), 5 contendo pelo menos 3 articulações moduláveis (2)(3)(4).
2- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 , e ainda caracterizado pelo braço robotizado (1) ser acionado automaticamente.
!0 3- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO
ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 , e ainda caracterizado pelo braço robotizado (1) possibilitar movimentos de interpolação angular.
4- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO i s ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 e 3, e ainda caracterizado pelo braço robótico (1) alternativamente apresentar diferentes ferramentas e dispositivos de raspagem (5) de pneus.
5- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO0 ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 e 3, e ainda caracterizado pelo braço robotizado alternativamente apresentar um aplicador de borracha (11).
6- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme5 reivindicado em 1 e 3, e ainda caracterizado por o braço robótico (1) realizar as etapas de raspagem e aplicação da borracha em pneumáticos.
7- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 e 3, e ainda caracterizado por alternativamente possuir um0 sistema para afiar a ferramenta de raspagem dos pneus.
8- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicado em 1 e 3, e ainda caracterizado pelo braço robótico (1) atuar na raspagem ou aplicação de borracha em pneus posicionados separadamente (7)(8)(9).
9- SISTEMA DE RECAPAGEM DE PNEUS CONSTITUÍDO POR BRAÇO s ROBOTIZADO COM MOVIMENTOS DE INTERPOLAÇÃO ANGULAR, conforme reivindicações 1 e 3, e ainda caracterizado por apresentar uma carenagem completa (12) para o sistema. O
PCT/BR2013/000070 2012-03-26 2013-03-08 Sistema de recapagem de pneus constituído por braço robotizado com movimentos de interpolação angular Ceased WO2013142931A1 (pt)

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