MXPA00011503A - Metodo y aparato para carenar y pintar superficies de embarcaciones. - Google Patents

Abstract

Un metodo controlado por computadora que utiliza robots para carear y pintar superficies de embarcacion, que comprende los pasos de inspeccionar lados imperfecciones de dicho casco y superestructura, aplicar un compuetso de carenado sobre dichas imperfecciones, lijar dicho compuetso de careado para emparejarlo con la superficie del casco superestructura y aplicar una terminacion final de pintura a dicho casco y/o superestructura.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA CARENAR Y PINTAR SUPERFICIES DE EMBARCACIONES CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona, en general, con el carenado y pintura automatizada de embarcaciones, y concierne en particular el uso de equipo robótico controlado por computadora para inspeccionar las imperfecciones de la superficie, alisarlas, aplicar un compuesto de carenado pulverizable , y pintarlas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Hoy en día, las embarcaciones de construcción individual se construyen en base a métodos y técnicas bien comprobados. Parte de este proceso es el carenado. Esta operación consiste en rellenar, lijar y alisar una superficie que presenta imperfecciones, antes de pintarla. En la industria náutica, el carenado se realiza casi exclusivamente en la parte exterior de los barcos, donde la alta calidad estética de la pintura aplicada sobre una superficie mejorada profesionalmente le da al casco o a la superestructura una apariencia lustrosa como un espejo. Este proceso no se realiza casi nunca en embarcaciones comerciales o militares dado su costo y el tiempo que insume y por el hecho de tratarse de un procedimiento que tiene fines puramente estéticos. El carenado se realiza inspeccionando las imperfecciones de la superficie exterior de la embarcación y aplicando luego ciertas técnicas para eliminarlas del casco o la superestructura. Tradicionalmente, el trabajo es realizado por un equipo de artesanos especializados, utilizando herramientas de aire comprimido manuales, herramientas eléctricas de mano, simples herramientas de mano o alguna combinación de las mismas. El primer paso consiste en inspeccionar las imperfecciones del casco o la superestructura por medio de una tabla o listón alargada de bordes rectos para detectar o marcar las imperfecciones sobre la superficie de la embarcación. A continuación se aplica una pintura de imprimación, generalmente por pulverizado. Después de los pasos de detección de imperfecciones y la aplicación de la pintura de imprimación, se rellena manualmente cualquier imperfección de más de 1/8 pulgada de profundidad con un compuesto de relleno que se pueda aplicar con llana/espátula, usando llanas manuales y esparcidores metálicos largos. Cuando el relleno ha fraguado, se lija a mano utilizando tacos y "listones largos" envueltos en papel de lija y con máquinas de lijar manuales. Cuando la superficie ya está relativamente suave y pareja, se puede, opcionalmente, pulverizar una última capa de compuesto de carenado utilizando pulverizadores manuales. Una vez que se ha aplicado y lijado manualmente todo el compuesto de carenado, el proceso se completa con la aplicación de la base y la pintura a la superficie preparada del casco o superestructura. Utilizando los métodos actuales, una superficie de 5,000 pies cuadrados de superficie a enduir lleva aproximadamente 2,2 horas-hombre por pie cuadrado o sea un total de 11.000 horas-hombre, para transformar una superficie no tratada en una superficie de alta calidad, es decir, de "pintura con terminación tipo yate". Algunas industrias afines, tales como la industria automotriz, han intentado solucionar el problema de la ineficiencia de labores que insumen mucha mano de obra, por medio de la automatización de algunos aspectos de la producción. Por ejemplo, la Patente US 4.532.148, de Veciello, describe un proceso automatizado para pintar automóviles que se ejecuta principalmente con robots y dispositivos pulverizadores rotativos de tipo campana (bell-type) colocados en el brazo del robot. Esta invención es apropiada para pintar automóviles de producción en serie, pero sirve sólo para pintar. La Patente US 4.498.414, de Kiba y otros, describe un robot para pintar automóviles. Este robot está diseñado para pintar automóviles en una línea de montaje y tiene la característica adicional que puede abrir la puerta del auto para facilitar el pintado. Mientras que las patentes que se mencionan más arriba se refieren a robots pintores automatizados y a un sistema para pintar con robots, la Patente US 5,571 ,312, de Andoe, describe un material de revestimiento para embarcaciones que puede ser aplicado por un robot. Ninguno de estos antecedentes, todos los cuales se mencionan a título de referencia, describe un método para carenar una embarcación. Además, la industria náutica no ha creado un método automatizado para ahorrar el tiempo y los costos que insume el carenado de un casco o de una superestructura de una embarcación. Como consecuencia, en el arte existe la necesidad de un método automatizado para ahorrar tiempo y costos, y para lograr precisión en el carenado. También se necesita en el arte un método de carenado automatizado que utilice robots muti-función con cabezales operativos intercambiables.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface las necesidades del arte, ofreciendo una tecnología de automatización para inspeccionar, carenar y pintar los cascos y superestructuras de embarcaciones con el fin de ahorrar costos, mano de obra y suministrar un carenado de precisión controlado por computadora. La realización preferida de la invención es un método para carenar cascos y superestructuras de embarcación ¡mplementado por computadora, que utiliza un sistema robótico que incluye múltiples robots ubicados sobre componentes móviles y que tiene brazos provistos de diferentes accesorios, los que pueden moverse sobre varios ejes de control, que comprende los pasos de: ubicar la embarcación en una posición que facilite el acceso de los robots al casco y a la superestructura; analizar las imperfecciones del casco y la superestructura; aplicar el compuesto de carenado sobre las imperfecciones; lijar el compuesto de carenado para emparejarlo con la superficie del casco o superestructura; eliminar el polvo de material de carenado que pueda haber resultado del lijado; aplicar la pintura de imprimación y la pintura en el casco o la superestructura. En otra realización preferida de la invención, los robots están dispuestos sobre rieles de deslizamiento o un pórtico para movilizarlos. En otra realización preferida de la invención, los robots están provistos de brazos, adaptables para colocar diversos accesorios y usarlos. En otra realización preferida el paso de inspección de las imperfecciones comprende también la utilización de un sistema de láseres montado en el robot, para relevar la superficie. En otra realización preferida el paso de inspección de las imperfecciones comprende también el uso de un sistema de radar montado en el robot para relavar la superficie. En otra realización preferida el paso de aplicación del compuesto de carenado comprende también un pulverizador montado en el extremo del brazo del robot. En otra realización preferida el carenado comprende el uso conjunto de un aparato de pulido y un aparato aspirador, montados en el extremo del brazo del robot. En otra realización preferida, el paso de pintar comprende también el uso de un segundo aparato pulverizador, montado en el extremo del brazo del robot. En otra realización preferida, el conjunto de pasos comprende también el uso de sujeciones intercambiables para ser usadas por los robots. Por lo tanto, un objeto de la invención es el uso de robots para inspeccionar las imperfecciones del casco o la superestructura de una embarcación para relevar la superficie por medio de un aparato de láser o un radar. Otro objeto de la invención es el uso de robots para aplicar cualquier compuesto de carenado pulverizable que fuera necesario para corregir las imperfecciones detectadas en el casco o la superestructura de una embarcación, utilizando un equipo pulverizador para aplicar el compuesto. Otro objeto de la invención es el uso de robots para lijar el compuesto de carenado después de aplicarlo a la embarcación utilizando un cabezal para pulir o lijar, para lograr una superficie suave. Otro objeto de la invención es retirar del área de trabajo el polvo de compuesto de carenado que se produce durante el proceso de lijado, utilizando un tubo aspirador u otro medio similar de limpieza. Aún otro objeto de la invención es usar robots para aplicar la capa final de pintura a la superficie de la embarcación utilizando un pulverizador. Aún otro objeto de la invención es proveer medios móviles para los robots, a fin de que los mismos tengan libre acceso a la superficie del casco y la superestructura.

Otro objeto de la invención es proveer a los robots de cabezales intercambiables, para que pueden cumplir las tareas de inspección de las imperfecciones, aplicación del compuesto de carenado, lijado del casco y pintura. Los objetos y ventajas de la presente invención arriba señalados se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones que se adjuntan, en conjunto con los dibujos que muestran, a título de ejemplo, algunas de las realizaciones preferidas de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en planta de una embarcación ubicada en la zona operativa del dispositivo de carenado automatizado y un esquema aproximado de dicho dispositivo de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una vista en perspectiva del dispositivo de carenado automatizado incluyendo un robot montado en un pórtico, según una forma de realización preferida. La Figura 3 es una vista en elevación lateral que ilustra un robot montado en un riel y un robot montado en un pórtico como se utilizan en el dispositivo de carenado automatizado de la presente invención; y Las Figuras 4A-4D son vistas en perspectiva de los diferentes cabezales que se utilizan junto con los robots de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a los dibujos y más particularmente a la Fig. 1 , se ¡lustra un dispositivo de carenado automatizado 10, que incluye un controlador 12 para dirigir el movimiento de los robots 14 de acuerdo con la secuencia de operación programada. Los robots 14 están ubicados en rieles paralelos 16, para desplazarse a lo largo del eje longitudinal de la embarcación 18. La embarcación 18 está situada en el área operativa de los robots 14, entre los rieles 16, permitiendo el libre acceso de dichos robots a lo largo de la embarcación 18. La Fig. 2 representa una vista en perspectiva de una forma de realización alternativa del dispositivo 10, donde se puede ver cómo trabajan los robots 14 en la embarcación 18, desplazándose sobre los rieles 16, en conjunción con un pórtico 20 y el robot 22 montado en el pórtico, siendo controlado también dicho pórtico 20 y dicho robot montado en el mismo por el controlador 12. Según la forma de realización alternativa, el pórtico 20 podrá desplazarse linealmente 24, hacia adelante y hacia atrás, sobre el eje longitudinal de la embarcación 18 y el robot 22 del pórtico 20 podrá desplazarse de lado a lado y tendrá medios telescópicos 35 para elevarse o descender desde y hacia la superficie de trabajo. Como se indica en la descripción de la Fig. 1 , esta invención opera con robots 14 (Fig. 1) sin pórtico y el aparato incluye dichos robots. Además, cuando se usa el pórtico 20, pueden usarse, dentro del alcance de la invención, diferentes estructuras alternativas tales como cuando los "brazos" están como en la Fig. 2 o con "brazos" , pero suspendiendo el pórtico desde arriba. Como se observa en la Fig. 3, los robots 14 y 22 son unidades operadas hidráulicamente que incluyen una base 30, un brazo primario 32, un brazo secundario 34 y una empuñadura 36 que termina en un cabezal de soporte 38 que traba cualquiera de las herramientas intercambiables 50, 60, 70 y 80. El controlador 12 y la base 30, el brazo primario 32, el brazo secundario 34, la empuñadura 36, el cabezal de soporte 38 y las herramientas intercambiables 50, 60, 70 y 80 están conectadas operativamente para lograr el resultado final deseado del movimiento de las herramientas 50, 60, 70 y 80. Las Figs. 4A-4D ilustran las diferentes herramientas intercambiables 50, 60, 70 y 80 que se utilizan en el dispositivo de carenado automatizado 10. La herramienta de inspección opcional 50 que se observa en la Fig. 4A se usa para analizar la superficie de la embarcación 19 por medio de un láser o radar de inspección 53. La herramienta se coloca usando un conector 51 que se traba en la empuñadura 36. El proceso de inspección puede realizarse estando el medio de inspección colocado en la base 30 de los robots 14 y 22, en vez de estar colocado en el extremo del brazo secundario 34. La herramienta para aplicar el compuesto de carenado 60 de la Fig. 4B utiliza una boquilla de pulverización 62 que es provista de aire comprimido 64 y compuesto de carenado 66 a través de las mangueras 65 y 67, respectivamente. La herramienta se sujeta utilizando un conector 61 que traba en la empuñadura 36. La Fig. 4C representa la herramienta lijadora intercambiable 70 que puede ser usada para lijar las áreas tratadas con compuesto de carenado 66. La herramienta presenta un medio lijador 72 que funciona en relación con una manguera de aspiración 74, destinada a la remoción del polvo tóxico creado al lijar el compuesto de carenado 66. Una campana 76 rodea el medio lijador 72 y la manguera de aspiración 74, proyectándose la manguera de aspiración a través de la herramienta 70 y dentro de la campana 76, cerca del medio lijador 72, el que para mayor claridad no se muestra en la Fig. 4C, pero que se sobreentiende que está como se ha descrito anteriormente en la presente. La campana 76 se usa para impedir que el polvo se escape y también para mejorar la capacidad de succión del vacío de aspiración 74. La herramienta de lijado intercambiable 70 se coloca en la empuñadura 36 por medio de un conector 71. Además, se han previsto diferentes medios alternativos para limpiar las superficies inspeccionadas y tratadas con compuesto de carenado 66. Por ejemplo, en una de las herramientas se usa un medio de chorro de agua, pero esto requiere suficientes conexiones para manejar el agua y potencialmente requiere un medio de secado para ser usado después del lavado con chorro de agua o lavado de potencia. Cuando se usa el chorro de agua para limpiar, la presión se ajusta según el tamaño de la embarcación (menos para un yate que para una embarcación más grande). Por otra parte, y particularmente para embarcaciones grandes, la presente invención comprende solamente los pasos de posicionar la embarcación, limpiarla con chorro de agua e inspeccionar las imperfecciones de la superficie antes de repararlas y/o del paso de pintura. En la Fig. 4D se muestra, en perspectiva, una herramienta intercambiable para pintar 80 que es alimentada por mangueras 85 y 87 que llevan aire comprimido 84 y pintura 86, respectivamente. La herramienta para pintar está sujeta en la empuñadura 36 por medio de un conector 81. Queda sobreentendido que las formas de realización preferidas de la presente invención han sido reveladas a modo de ejemplo y que los técnicos en la materia podrán introducir otras modificaciones y alteraciones sin apartarse del alcance y el espíritu de las reivindicaciones anexas.

Claims (19)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método controlado por computadora para carenar y pintar el casco y/o la superestructura de una embarcación, que utiliza un sistema robótico que incluye múltiples robots ubicados sobre medios móviles y provistos de brazos con diferentes accesorios, que pueden moverse sobre varios ejes de control, caracterizado porque comprende los pasos de: ubicar dicha embarcación en una posición que permita el acceso de dichos robots a dicho casco y superestructura; a) inspeccionar las imperfecciones de dicho casco y superestructura; b) aplicar un compuesto de carenado sobre dichas imperfecciones; c) lijar dicho compuesto de carenado para emparejarlo con la superficie del casco o superestructura; d) eliminar el polvo del material de carenado que pueda generarse en la operación de lijado; y e) pintar dicho casco y/o superestructura.

2.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dichos robots están colocados sobre rieles de deslizamiento o un pórtico para movilizarlos.

3.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dichos robots están provistos de brazos adaptados para sujetar y utilizar diferentes accesorios.

4.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dicho paso de inspección comprende también un dispositivo de relevamiento de la superficie que utiliza láseres sujetos al robot.

5.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dicho paso de inspección comprende también un dispositivo de relevamiento de superficie que utiliza un radar sujeto al robot.

6.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dicho paso de aplicación de dicho compuesto de carenado comprende también un aparato pulverizador sujeto en el extremo de dicho brazo.

7.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dicho paso de carenado comprende también un aparato amolador, pulidor o lijador y un dispositivo aspirador que opera conjuntamente con aquél y que se encuentra sujeto en el extremo de dicho brazo.

8.- El método de la cláusula 1 , caracterizado porque dicho paso de pintado comprende también un segundo dispositivo pulverizador sujeto en el extremo de dicho brazo.

9.- Un método controlado por computadora para dar terminación por lo menos el casco de una embarcación caracterizado porque comprende una computadora para dirigir el movimiento de los robots, estando colocados dichos robots sobre medios movibles, tales como un pórtico, rieles y/o una combinación de pórtico y rieles, teniendo cada uno de dichos robots una base, un brazo primario, un brazo secundario y una empuñadura que termina en un cabezal de soporte y diferentes herramientas que pueden colocarse en dichas empuñaduras o en dichas bases que comprende los pasos de: a) ubicar dicha embarcación con respecto a dichos robots de manera que dichos robots accedan operativamente a las superficies definidas por dicha embarcación; b) colocar una herramienta de inspección en cada uno de dichos robots y usarla para analizar las superficies de dicha embarcación, para detectar perfiles e imperfecciones; c) colocar una herramienta de detección de la superficie en cada uno de dichos robots y usarla para preparar dichas superficies para pintarla; y d) colocar una herramienta para pintar en cada uno de dichos robots y usarla para pintar dichas superficies.

10.- El método de la cláusula 9 caracterizado porque dicho paso de inspección también incluye la producción de un mapa de la superficie usando los láseres colocados en dichos robots.

11.- El método de la cláusula 9 caracterizado porque dicho paso de inspección también incluye la producción de un mapa de la superficie usando un radar colocado en dichos robots.

12.- El método de la cláusula 9 caracterizado porque después de dicho paso de posicionamiento se coloca una herramienta de chorro de agua en cada uno de dichos robots y se usan para limpiar dicha superficie.

13.- El método de la cláusula 9 caracterizado porque después de dicho paso de inspección se coloca en cada uno de dichos robots, una herramienta para aplicar un compuesto de carenado y se usan para aplicar un compuesto de carenado sobre dichas imperfecciones.

14.- El método de la cláusula 9 caracterizado porque dicho paso de aplicación del compuesto de carenado también comprende el uso de aparatos pulverizadores colocados en dichos robots.

15.- Un aparato controlado por computadora para dar terminación a superficies de embarcaciones y para pintar las superficies del casco y la superestructura de embarcaciones que tienen casco, caracterizado porque comprende una pluralidad de robots controlados por dicha computadora, montados sobre medios movibles con respecto a dicha embarcación, una pluralidad de herramientas que pueden colocarse en dichos robots para producir un mapa de las imperfecciones de las superficies de dicha embarcación y para pintar dichas superficies.

16.- El aparato de la cláusula 15, caracterizado porque se prevén herramientas para aplicar un compuesto de carenado en las superficies en las que se han detectado imperfecciones y herramientas para lijar dichas superficies y prepararlas para pintarlas.

17.- El aparato de la cláusula 15, caracterizado porque dicho aparato comprende un par de rieles, estando dispuestos dichos rieles con un riel de cada lado de dicho casco y un par de robots, siendo movible cada uno de ellos sobre uno de dichos rieles.

18.- El aparato de la cláusula 15, caracterizado porque una de dichas herramientas comprende un medio para lijar, para preparar dichas superficies para pintarlas.

19.- El aparato de la cláusula 15, caracterizado porque una de dichas herramientas comprende un medio de chorro de agua, para limpiar dichas superficies.