WO2013175036A1 - Máquina robotizapa para pintar torres de aerogeneradores y estructuras similares - Google Patents

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Ignacio SECADES RIESTRA
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    • B05D2254/00—Tubes
    • B05D2254/02—Applying the material on the exterior of the tube

Definitions

  • the invention as expressed in the statement of the present specification, relates to a robotic machine for painting wind turbine towers and similar structures, which contributes, to the function to which it is intended, several advantages and novelty features that will be described. in detail later and that represent a remarkable improvement in the current state of the art.
  • the object of the invention is centered on a machine specially designed to paint the exterior of the towers of electric wind turbines or windmills, or other similar cylindrical, conical or truncated conical structures, which is configured by one part, like a robot suitable for working inside a painting booth, while on the other hand, outside said booth, it contemplates an installation that prepares and drives the paint to a painting gun in the robot, having been planned means to combine the movement of the robot with the movement of the tower.
  • the scope of the present invention is part of the technical sector of the industry dedicated to the manufacture of machinery robotized with control through computer systems and specific software, focusing on the field of dedicated to perform painting operations.
  • what the invention proposes is a machine specially designed to paint the exterior of the towers of electric wind turbines or windmills, as well as similar configuration structures, which is configured as a robot suitable for working inside a painting booth and outside it contemplates an installation that prepares and drives the paint to a paint gun in the robot.
  • said outdoor installation is made up of tanks with paint, pumps to boost the paint from the tanks to some pumps high pressure where the paint is ready to apply with the gun on the tower.
  • the robot comprises a metal structure that goes from end to end of the paint booth , standing on one side of it, and a gun that moves over said metal structure to travel the total length of the wind turbine tower.
  • the gun is coupled at the end of an extendable arm that can also be balanced to achieve greater accuracy.
  • the machine contemplates the existence within the cabin of some supports on which the tower to be painted is mounted, which rotate the tower while painting.
  • one of these supports drives the rotation of the tower by electric motors, and is called a turn.
  • the other support only acts as a foothold.
  • the robot is configured through a user interface equipped with the corresponding specific software, as indicated by the quality team to make several passes between two points while the tube rotates to complete a section of the tower or ferrule. This painting process is repeated for all the ferrules in which the tower is divided in order to paint it completely.
  • the robot is controlled by means of a touch screen (HID: Human Interface Device) placed in a control cabinet provided on the machine for this purpose.
  • HID Human Interface Device
  • the user interface program has the following functionalities:
  • an automatic mode of operation is contemplated, by means of which the production of the machine is developed.
  • a group of catalog data is contemplated, which is the set of tubes that have been previously configured in the application and from which the corresponding one must be chosen.
  • a zone dispensing frame is also contemplated where the state in which the paint system associated with the layer that is being painted automatically is indicated.
  • Tube name assigned in the catalog.
  • Di larger diameter of the tube
  • the program In addition to controlling the section of the tower to be painted and the layer, the program also includes points to check consisting of a series of messages that the operator must check before starting the automatic mode of operation.
  • the messages refer mainly to the equipment of the painting system that must verify that they are in the indicated state for the correct application of the paints associated with each layer.
  • the program also shows a graphic representation of the paint system, where the different equipment that the operator will check before starting to work with the machine in automatic mode will be marked.
  • Figure number 1 It shows a side elevation view of the robotic machine for painting wind turbine towers and similar structures, object of the invention, showing its general external configuration.
  • Figure number 2.- It shows a side elevation view of the structure on which the robot gun moves.
  • Figure number 3. It shows a front elevation view of the cabin, showing the interior of the cabin with the tower placed on the supports that make it rotate.
  • Figure number 4.- Shows a partial perspective view of the machine that represents one end of the same, the elements comprising inside and outside the cabin being appreciated in greater detail.
  • the machine (1) in question comprises a cabin (2) of configuration and dimensions suitable to accommodate inside the tower (3) or similar structure to which it is intended, being by so much, a section cubicle rectangular and very elongated, since it covers all or almost the entire length of said tower (3).
  • the machine Inside said cabin (2) the machine has a painting robot comprising a gun (4) coupled to a longitudinal structure (5) through which it moves, said longitudinal structure (5) being a metallic tubular structure that it is positioned laterally inside the cabin (2), covering its entire extension from end to end, and comprising at least one horizontal stringer (5a) that acts as a guide for the movement of the gun (4).
  • a painting robot comprising a gun (4) coupled to a longitudinal structure (5) through which it moves, said longitudinal structure (5) being a metallic tubular structure that it is positioned laterally inside the cabin (2), covering its entire extension from end to end, and comprising at least one horizontal stringer (5a) that acts as a guide for the movement of the gun (4).
  • the gun (4) is coupled to the longitudinal structure (5) by means of an arm (6) that is extensible and, in addition, is provided with rocking motion.
  • the machine On the outside of the cabin (2), the machine has tanks (7) for painting, connected to discharge pumps (8) that, by means of pressure pumps (9), lead it to the gun (4) by the corresponding ducts or tubes (not shown).
  • the cabin (2) has a rotating support system (10) on which the tower (3) rests, which is composed of a turning group (11) formed by a series of rotating bearings driven by an electric motor (12), and a support group (13) formed by another series of free rotating bearings, both groups of bearings being coupled to a common base (14).
  • Rotating support (10) by controlling the user interface, synchronizes with the movement of the gun (4) through the longitudinal structure ⁇ 5) and the extension and swinging movement of the arm (6) to which is coupled, to carry out the painting of the tower (3).

Landscapes

  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Máquina robotizada para pintar torres de aerogeneradores y estructuras similares que comprende una cabina (2) de configuración y dimensiones para dar cabida en su interior a la torre (3) a pintar, con una estructura longitudinal (5) interior por la que se desplaza la pistola (4) de un robot y que en la parte externa de la cabina (2) cuenta con tanques (7) para pintura, bombas de impulsión (8) y bombas de presión (9) que conducen la pintura hasta la pistola (4). Además, dentro de la cabina (2) cuenta con un sistema de soporte giratorio (10) sobre el que se apoya la torre (3) haciéndola girar, y que, mediante el control de una interfaz de usuario con software especifico, se sincroniza con el desplazamiento de la pistola (4) a través de la estructura longitudinal (5).

Description

MÁQUINA ROBOTIZAPA PARA PINTAR TORRES DE
AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una máquina robotizada para pintar torres de aerogeneradores y estructuras similares, la cual aporta, a la función a que se destina, varias ventajas y características de novedad que se describirán en detalle más adelante y que suponen una destacable mejora en el estado actual de la técnica.
Más en particular, el objeto de la invención se centra en una máquina especialmente diseñada para pintar el exterior de las torres de los aerogeneradores eléctricos o molinos de viento, u otras estructuras cilindricas, cónicas o troncocónicas y alargadas similares, la cual se configura, por una parte, como un robot apto para trabajar dentro de una cabina de pintado, mientras que por otra parte, en el exterior de dicha cabina contempla una instalación que prepara e impulsa la pintura hasta una pistola de pintado que hay en el robot, habiéndose previsto medios para combinar el desplazamiento del robot con el movimiento de la torre .
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de maquinaria robotizada con control mediante sistemas informáticos y software especifico, centrándose en el ámbito de la dedicada a realizar operaciones de pintura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, cabe señalar que, si bien se conocen en el mercado múltiples tipos de máquinas robotizadas que realizan operaciones de pintura, dadas las especiales características de las torres de soporte de los aerogeneradores, al menos por parte del solicitante se desconoce la existencia de ninguna que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas que sean semejantes a las específicas y concretas que presenta la máquina que aquí se preconiza, según se reivindica .
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
De forma concreta, lo que la invención propone, como ya se ha apuntado anteriormente, es una máquina especialmente diseñada para pintar el exterior de las torres de los aerogeneradores eléctricos o molinos de viento, así como también estructuras de configuración similar, la cual se configura como un robot apto para trabajar dentro de una cabina de pintado y en el exterior contempla una instalación que prepara e impulsa la pintura hasta una pistola de pintado que hay en el robot.
Para ello, dicha instalación exterior está compuesta por tanques con la pintura, bombas para impulsar la pintura desde los tanques hasta unas bombas de alta presión de donde la pintura ya sale lista para aplicarse con la pistola sobre la torre.
Funcionamiento de la máquina. Para adaptarse a la especial geometría de la torre y las dimensiones de la cabina de pintado que básicamente es un cubículo rectangular alargado que abarca toda la longitud de la torre, el robot comprende una estructura metálica que va de extremo a extremo de la cabina de pintura, situándose en un lateral de la misma, y una pistola que se desplaza sobre dicha estructura metálica para recorrer la longitud total de la torre del aerogenerador . Además, para adaptarse a la forma de las torres, que generalmente son de sección circular o cónica o troncocónica, la pistola se acopla en el extremo de un brazo extensible que también puede balancearse para conseguir una mayor precisión.
Paralelamente, la máquina contempla la existencia dentro de la cabina de unos soportes sobre los que se monta la torre a pintar, los cuales hacen girar la torre mientras se pinta. Así, uno de dichos soportes impulsa el giro de la torre mediante motores eléctricos, y se le denomina virador. El otro soporte solo actúa como punto de apoyo.
El robot es configurado mediante una interfaz de usuario dotada del software específico correspondiente, según indique el equipo de calidad para que realice varias pasadas entre dos puntos mientras el tubo gira hasta completar una sección de la torre o virola. Este proceso de pintado se repite para todas las virolas en que se divide la torre para así pintarla completamente . El control del robot se realiza mediante una pantalla táctil (HID: Human Interface Device) colocada en un armario de control previsto en la máquina a tal efecto .
El funcionamiento del programa se describe a continuación de forma resumida.
El programa de la interface de usuario dispone de las siguientes funcionalidades:
- Indicadores de estado
- Control del modo de funcionamiento
- Selección del modo de funcionamiento
- Selección del display del modo de funcionamiento
- Display del modo de funcionamiento
- Barra de menú
Asi, se contempla un modo de funcionamiento automático, mediante el que se desarrolla la producción de la máquina. Asimismo, se contempla un grupo de datos catálogo que es el conjunto de tubos que han sido previamente configurados en la aplicación y de los que se debe escoger el que corresponda.
Se contempla asimismo un cuadro dispensador de zona donde se indica el estado en el que se encuentra el sistema de pintura asociado a la capa que está siendo pintada en automático.
Para identificar el tubo se manejan las siguientes características:
- Descripción Tubo: nombre asignado en el catalogo. - Di: diámetro mayor del tubo
- D2 : diámetro menor del tubo - Longitud: longitud del tubo
El programa además de controlar la sección de la torre a pintar y la capa, contempla también unos puntos a comprobar consistentes en una serie de mensajes que el operario deberá comprobar antes de iniciar el modo de funcionamiento automático. Los mensajes hacen referencia fundamentalmente, a los equipos del sistema de pintado que deberá comprobar que estén en el estado indicado para la correcta aplicación de las pinturas asociadas a cada capa.
El programa muestra también una representación gráfica del sistema de pintura, donde se marcarán los distintos equipos que el operario a de comprobar antes de comenzar a trabajar con la máquina en modo automático.
Visto lo que antecede, se constata que la descrita máquina robotizada para pintar torres de aerogeneradores y estructuras similares representa una estructura innovadora de características desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita .
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando de la invención, y para ayudar a una mejor comprensión de las características que la distinguen, se acompaña la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
La figura número l.~ Muestra una vista en alzado lateral de la máquina robotizada para pintar torres de aerogeneradores y estructuras similares, objeto de la invención, apreciándose su configuración general externa.
La figura número 2.- Muestra una vista en alzado lateral de la estructura sobre la que se desplaza la pistola del robot .
La figura número 3.- Muestra una vista en alzado frontal de la cabina, apreciándose el interior de la misma con la torre colocada sobre los soportes que la hacen girar.
La figura número 4.- Muestra una vista en perspectiva parcial de la máquina que representa un extremo de la misma, apreciándose con mayor detalle los elementos que comprende dentro y fuera de la cabina.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede apreciar en ellas un ejemplo de realización preferida de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se describen en detalle a continuación.
Así, tal como se observa en dichas figuras, la máquina (1) en cuestión comprende una cabina (2) de configuración y dimensiones aptas para dar cabida en su interior a la torre (3) o estructura similar a que se destina, siendo por tanto, un cubículo de sección rectangular y muy alargado, ya que abarca toda o casi toda la longitud de la citada torre (3) .
En el interior de dicha cabina (2) la máquina cuenta con un robot de pintado que comprende una pistola (4) acoplada a una estructura longitudinal (5) por la que se desplaza, siendo dicha estructura longitudinal (5) una estructura tubular metálica que se sitúa lateralmente dentro de la cabina (2) abarcando toda su extensión de extremo a extremo, y que comprende, al menos, un larguero horizontal (5a) que actúa de guía para el desplazamiento de la pistola (4) .
Preferentemente, la pistola (4) se acopla a la estructura longitudinal (5) mediante un brazo (6) que es extensible y, además, está dotado de movimiento de balanceo.
En la parte externa de la cabina (2), la máquina cuenta con tanques (7) para la pintura, conectados a bombas de impulsión (8) que, mediante bombas de presión (9), la conducen hasta la pistola (4) mediante los correspondientes conductos o tubos (no representados) .
De forma singularmente caracterizadora, la cabina (2) cuenta con un sistema de soporte giratorio (10) sobre el que se apoya la torre (3), el cual está compuesto por un grupo virador (11) conformado por una serie de rodamientos que giran accionados por un motor eléctrico (12), y un grupo de apoyo (13) conformado por otra serie de rodamientos que giran libres, estando ambos grupos de rodamientos acoplados a una base común (14) .
El accionamiento y movimiento de este sistema de soporte giratorio (10) , mediante el control de la interfaz de usuario, se sincroniza con el desplazamiento de la pistola (4) a través de la estructura longitudinal <5) y el movimiento de extensión y balanceo del brazo (6) al que se acopla, para llevar a cabo el pintado de la torre (3) .
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, asi como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a titulo de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - MÁQUINA ROBOTI ZADA PARA PINTAR TORRES DE AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES que, siendo especialmente aplicable para pintar el exterior de las torres de los aerogeneradores eléctricos o molinos de viento; u otras estructuras cilindricas cónicas o troncocónicas y alargadas similares, y siendo del tipo de máquina que comprende un robot con pistola (4) de pintado, controlado y configurado mediante una interfaz de usuario dotada de un software especifico, está caracterizada porque comprende una cabina (2) de configuración y dimensiones aptas para dar cabida en su interior a la torre {3) a pintar, existiendo en su interior una estructura longitudinal {5) por la que se desplaza la pistola (4) del robot; porque en la parte externa de la cabina (2), cuenta con tanques (7) para pintura, bombas de impulsión (8) y bombas de presión (9) que la conducen hasta la pistola (4); y porque dentro de la cabina (2) cuenta con un sistema de soporte giratorio (10) sobre el que se apoya la torre (3) haciéndola girar, y que, mediante el control de la interfaz de usuario, se sincroniza con el desplazamiento de la pistola (4) a través de la estructura longitudinal (5) .
2. - MÁQUINA ROBOTIZADA PARA PINTAR TORRES DE AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES, según la reivindicación 1, caracterizada porque la cabina (2) es un cubículo alargado de sección rectangular.
3. - MÁQUINA ROBOTIZADA PARA PINTAR TORRES DE AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la estructura longitudinal (5) es una estructura tubular metálica que se sitúa lateralmente dentro de la cabina (2) abarcando toda su extensión de extremo a extremo y comprende, al menos, un larguero horizontal (5a) que actúa de guia para el desplazamiento de la pistola (4) .
4.- MÁQUINA ROBOTIZADA PARA PINTAR TORRES DE
AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES, según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque la pistola (4) se acopla a la estructura longitudinal (5) mediante un brazo (6) extensible y con movimiento de balanceo.
5.- MÁQUINA ROBOTIZADA PARA PINTAR TORRES DE AEROGENERADORES Y ESTRUCTURAS SIMILARES, según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque el sistema de soporte giratorio (10) está compuesto por un grupo virador (11) conformado por una serie de rodamientos que giran accionados por un motor eléctrico (12) , y un grupo de apoyo (13) conformado por otra serie de rodamientos que giran libres, estando ambos grupos de rodamientos acoplados a una base común (14) .
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