DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención se encuadra en el campo técnico de la ingeniería, concretamente en el sector de ingeniera mecánica de desarrollo de máquinas especiales para la producción industrial.

Concretamente, el objeto de la invención es un agarre mecánico que tiene capacidad de inmovilizar y desplazar un contenedor cilindrico de tratamiento de productos por alta presión, así como sustraer la tapa de dicho contenedor al mismo tiempo que lo inmoviliza y/o desplaza.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidas en el estado de la técnica las instalaciones compuestas de equipos de procesados a alta presión HPP (Procesos de Alta Presión), empleados para el procesado de productos envasados y/o líquidos a granel antes de su envasado.

Dichos equipos HPP utilizan contenedores para la correcta manipulación del producto, siendo éstos de geometría cilindrica, incluyendo los productos envasados en su interior. Las características materiales de los contenedores son particulares para esta tecnología.

Una de las etapas más importantes es la de extracción de los productos envasados ya procesados para posteriormente realizar el proceso de distribución de los productos de manera comercial. La sustracción de las tapas de contenedores puede ser realizada por un operario, destapando el contenedor físicamente para depositar o extraer los productos que haya en su interior para distribuirlos a otras células de tareas de producción.

Una vez se han extraído los productos, los contenedores vacíos vuelven a cargarse de producto y realizar así otra vez el ciclo de procesado HPP.

Otro de los modos de sustracción de las tapas de los contenedores HPP es empleando utillajes de desplazamiento de contenedores y utillajes de sustracción de la tapa, independientes entre ellos, aumentando la eficiencia del proceso al disminuir el tiempo que conlleva que un operario uno por uno desplace los contenedores el mismo y sustraiga la tapa.

Sin embargo, la problemática que surge es el tiempo de producción y con ello el coste de producción al sustentar con un utillaje, por un lado, el contenedor, desplazarlo hacia otro utillaje o equipo que permita abrir la tapa del contenedor mencionado.

Adicionalmente, otro problema es el paro de la producción que puede ocurrir si se produce el fallo del equipo de sustracción de la tapa, aumentando el tiempo de producción, disminuyendo la eficiencia de la línea y, con ello, aumentando los costes.

Otro problema es el espacio que ocupa el empleo de ambos utillajes, reduciendo el espacio útil para operarios o bien para la instalación de equipos adicionales necesarios en el proceso de producción en función de las condiciones operativas del mismo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención pretende solucionar los problemas planteados anteriormente, incluyendo en un mismo utillaje un mecanismo que permita la sujeción, desplazamiento y sustracción de la tapa de contenedores HPP (Procesos de Alta Presión); con el fin de aumentar la eficiencia de la tarea correspondiente a dicha sustracción de la tapa y al depósito de productos para distintos fines; y en consecuencia, disminuir los tiempos de producción y posibles errores derivados del error humano o fallos al emplear utillajes distintos para la misma tarea. La invención se trata de un agarre mecánico con capacidad de desplazar, sujetar o inmovilizar y sustraer la tapa de un contenedor HPP de forma simultánea y coordinada, al mismo tiempo que se describe el proceso que se realiza en esa sección de la línea de producción.

El agarre mecánico, objeto de la invención, está dotado de una estructura soporte que apoya sobre el cuerpo del contenedor HPP, estando compuesta dicha estructura soporte por una placa de sustentación longitudinal y un adaptador con una serie de orificios realizados y configurados geométricamente para conseguir adaptarse a un manipulador, por ejemplo, un robot industrial y unir la estructura soporte al cabezal del robot, y con ello, la fijación del agarre mecánico a dicho manipulador para que éste sea desplazado.

Adicionalmente, el agarre mecánico incorpora una unidad de control asociada a un mecanismo de agarre, simulando los dedos de una mano, encargado de inmovilizar el contenedor HPP para que sea manipulado, a modo de garra que envuelve al contenedor. Esa misma unidad de control está asociada también a un mecanismo de apertura encargado de separar la tapa del cuerpo de dicho contenedor HPP de forma simultánea y/o coordinada con la acción del mecanismo de agarre.

Por un lado, el mecanismo de agarre que forma parte del agarre mecánico de la invención está dotado de una serie de elementos, siendo éstos unas placas, actuando a modo de protección y sujeción, separadas entre sí y que pueden estar fijadas sobre la placa de sustentación de la estructura soporte, por los extremos de dicha placa o por zonas próximas a los extremos mencionados.

Entre las placas protectoras se localizan una serie de actuadores, que pueden ser neumáticos o de otro tipo; y vinculados a éstos, unos cierres móviles acoplados entre las placas protectoras con capacidad de movimiento de manera pivotada respecto a dichas placas protectoras.

Por otro lado, el mecanismo de apertura se asocia a la placa de sustentación de la estructura soporte, mediante unos apoyos articulados, posicionados sobre la placa de sustentación y en un extremo de la misma, permitiendo que el movimiento del mecanismo de apertura sea un movimiento articulado respecto a la estructura soporte.

Asimismo, el mecanismo de apertura comprende otro actuador, que está acoplado por un extremo al apoyo articulado localizado sobre la placa de sustentación de la estructura soporte; un cuerpo director de mecanismo, asociado al actuador mediante un vástago integrado en dicho actuador; y asociado a la placa de sustentación por medio del apoyo articulado localizado en el extremo.

A su vez, el mecanismo de apertura incorpora un plato de agarre con un eje transversal acoplado al cuerpo director, teniendo el plato de agarre capacidad de giro alrededor de su eje transversal y estando destinado a ejercer contacto contra la superficie externa superior de la tapa de manera fijada mediante unos elementos de agarre, pudiendo ser dichos elementos de agarre ventosas, ganchos, pletinas, etc; de forma que el movimiento del mecanismo de apertura permite sustraer la tapa del contenedor HPP mientras está inmovilizado por el mecanismo de agarre.

Puede incorporar también el mecanismo de apertura, una serie de actuadores conectados con la unidad de control y localizados en el cuerpo central, asociados con el plato de agarre mediante uno conos de sujeción, fijados al plato de agarre y a un extremo de los actuadores. Mediante el movimiento coordinado de retracción y extensión de dichos actuadores se produce el movimiento de desbloqueo del cierre de la tapa previamente a la separación de la misma respecto del cuerpo del contenedor HPP.

Tanto la acción de inmovilizar el contenedor por parte del mecanismo de agarre como la de sustraer la tapa del mismo es llevada a cabo gracias a las órdenes de la unidad de control, dotada de un módulo de control y de unos sensores de posicionamiento, localizados en los mecanismos y que envían información sobre la presencia y posición tanto del contenedor HPP como de la tapa de dicho contenedor HPP.

Los sensores envían la información al módulo de control, y éste, envía la orden a los actuadores de ambos mecanismos, los actuadores del mecanismo de agarre se extienden empujando los cierres por uno de sus extremos, permitiendo que éstos pivoteo y abracen al contenedor HPP, inmovilizándolo, previamente confirmada su presencia mediante los sensores de posicionamiento.

Una vez está inmovilizado, el sensor de posicionamiento localizado en el mecanismo de apertura envía información al módulo de control acerca del estado de la tapa del contenedor de HPP, y éste, ejecuta la orden de mover el actuador de dicho mecanismo de apertura, permitiendo la rotación respecto al apoyo articulado situado en el extremo de la placa de sustentación por parte del cuerpo director; y en consecuencia del plato de agarre fijado a dicho cuerpo.

El mecanismo de apertura, a su vez, puede incorporar un sistema de supresión de aire que está conectado al conjunto de ventosas establecidas en el plato de agarre, en el caso en que los elementos de agarre sean ventosas. Una vez se ha enviado la orden a dicho sistema, la tapa es amarrada y se produce el desbloqueo para su separación del cuerpo del contenedor HPP.

Retrayendo el actuador, combinado con la fijación de la tapa al plato de agarre, se consigue sustraer dicha tapa del propio contenedor, consiguiendo que todo el proceso de depósito de los productos que se encuentran en el interior de los contenedores HPP se realice de forma ágil y unificada por un mismo utillaje, podiendo ser realizada al mismo tiempo que el manipulador desplaza todo el conjunto.

La acción de extensión y retracción de los actuadores que componen los mecanismos de agarre y de apertura, así como el sistema permite la extracción tapa están gobernados por una serie de electroválvulas y/o eyectores de vacío que forman parte de la unidad de control, vinculados al módulo de control, pudiendo estar dicha unidad de control, asociada al autómata del mismo o en otra localización, permitiendo mandar las ordenes de extensión y retracción a los actuadores para que se ejecuten los movimientos de forma coordinada.

Paralelamente, se describe el proceso de sustracción de la tapa del contenedor HPP y manipulación de éste, incluyendo dicho proceso las etapas de posicionar el agarre mecánico sobre el contenedor HPP, detectar la presencia del contenedor para, posteriormente, enviar la información a la unidad de control y que ésta envíe la orden al mecanismo de agarre para inmovilizar el contenedor HPP.

A la vez de la etapa de agarrar el contenedor, se produce la etapa de detectar, mediante los sensores de posicionamiento, la presencia y posición de la tapa, y, una vez detectada, se produce la etapa de enviar información al módulo de control, que envía la orden al actuador del mecanismo de apertura para que se retraiga y así poder sustraer la tapa del contenedor al tiempo que éste está sujeto por el agarre mecánico. La apertura de la tapa se puede realizar en cualquier momento de la manipulación del conjunto por el manipulador, es decir, la tapa se puede retirar mientras el agarre mecánico es transportado por el manipulador.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con unos ejemplos de realización preferente, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista del agarre mecánico objeto de la invención acoplado en un manipulador.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del agarre mecánico objeto de la invención con la tapa separada del contenedor HPP.

Figura 3.- Muestra una vista lateral del agarre mecánico objeto de la invención con la tapa separada del contenedor HPP.

Figura 4.- Muestra una vista en detalle del mecanismo de apertura del agarre mecánico.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Con ayudas de las figuras mencionadas anteriormente se describe una realización preferente del agarre mecánico de contenedores HPP (Procesos de Alta Presión) y proceso de manipulación empleando dicho agarre mecánico. La Figura 1 muestra una vista del agarre mecánico objeto de la invención, destinado a estar acoplado en un manipulador (27) y a inmovilizar y abrir un contenedor HPP (Procesos de Alta Presión) dotado de un cuerpo (28) y una tapa (29) que abre y cierra dicho cuerpo (28), comprendiendo el agarre mecánico una estructura soporte (1) formada por una placa de sustentación (2) longitudinal dotada de un primer extremo (3) y de un segundo extremo (4), destinada a acoplarse al cuerpo (28) contenedor HPP; y un adaptador (5) que parte de la placa de sustentación (2) y que está destinado a acoplar la estructura soporte (1) del agarre mecánico al robot industrial (27).

Adicionalmente, el agarre mecánico comprende una unidad de control (6), un mecanismo de agarre (7) vinculado a la unidad de control (6), que está asociado a los primeros y segundos extremos (3, 4) de la placa de sustentación (2) de la estructura soporte (1), destinado dicho agarre mecánico a inmovilizar el contenedor al recibir órdenes desde la unidad de control (6); y un mecanismo de apertura (8) asociado a la estructura soporte (1) y vinculado a la unidad de control (6), cuyo movimiento es articulado respecto a dicha estructura soporte (1) y que está destinado a abrir el cuerpo (28) del contenedor HPP separando la tapa (29) respecto del cuerpo (28) del contenedor HPP.

La unidad de control (6), a su vez, comprende un módulo de control (9) destinado a enviar órdenes de movimiento al mecanismo de agarre (7) y/o al mecanismo de apertura

(8), unos primeros sensores de posicionamiento (10) vinculados al módulo de control

(9) y localizados en el mecanismo de agarre (7), configurados dichos primeros sensores de posicionamiento (10) a detectar la presencia del contenedor HPP y enviar la información al módulo de control (9), y unos segundos sensores de posicionamiento (11) vinculados al módulo de control (9) y localizados en el mecanismo de apertura (8), configurados dichos segundos sensores de posicionamiento (11) a detectar la presencia de la tapa del contenedor HPP y enviar la información al módulo de control (9).

Los sensores de posicionamiento (10, 11) mencionados se pueden observar en la Figura 2, que muestra una vista en perspectiva del agarre mecánico donde se visualiza como el adaptador (5) está formado por una chapa de fijación (12) destinada a unirse con el manipulador (27), unida dicha chapa de fijación (12) con la placa de sustentación (2) mediante unas sujeciones laterales (13), existiendo un espacio entre la chapa de fijación (12) y la placa de sustentación (2).

También se muestra como la placa de sustentación (2) incorpora unos apoyos articulados (14) que facilitan la unión del mecanismo de apertura (8) a dicha placa de sustentación (2) y permiten el movimiento articulado del mecanismo de apertura (8), pudiéndose localizar al menos un apoyo articulado (14) en el primer extremo (3) de la placa de sustentación (2) de la estructura soporte (1) y /o al menos un apoyo articulado

(14) sobre la placa de sustentación (2) de la estructura soporte (1).

Asimismo, para mejor comprensión de la invención, tanto la Figura 2 como la Figura 3 muestran la disposición del mecanismo de agarre (7) y del mecanismo de apertura (8) así como los elementos que los componen.

Por un lado, el mecanismo de agarre (7) del agarre mecánico comprende unas placas

(15), separadas entre sí, que actúan de guía y fijadas sobre las proximidades de los extremos (3, 4) de la placa de sustentación (2) , diseñadas para adaptarse al diámetro del cuerpo (28) del contenedor HPP, unos cierres (16) acoplados entre las placas protectoras (15) y móviles de manera pivotada respecto a dichas placas protectoras (15), destinados a retener al contenedor HPP, y unos primeros actuadores cilindricos (17) asociados a los cierres (16) y conectados a la unidad de control (6); que permiten el movimiento de los cierres (16) de forma que cuando los primeros actuadores (17) extienden, los cierres (16) retienen al contenedor HPP; y cuando dichos primeros actuadores (17) se contraen, los cierres móviles (16) liberan al contenedor HPP.

Por otro lado, el mecanismo de apertura (8) comprende un segundo actuador (18) acoplado por uno de sus extremos a uno de los apoyos articulados (14) de la placa de sustentación (2) y conectado a la unidad de control (6), dispuesto interiormente al adaptador (5); un plato de agarre (20) dotado de unos elementos de sujeción (21) y de un eje transversal (22), y que está destinado a acoplar con la tapa (29) del contenedor HPP.

El elemento que posibilita el movimiento del plato de agarre (20) es un cuerpo director (23), que recibe al eje transversal (22) del plato de agarre (20) por uno de sus extremos y que acopia por su extremo opuesto con ei vastago (19) del segundo actuador cilindrico (18) y/o on el apoyo articulado (14) situado en el extremo de la placa de sustentación (2).

Dicho cuerpo director (23) es móvil de forma articulada respecto a la placa de sustentación (2) mediante la acción del segundo actuador (18), de manera que cuando el segundo actuador cilindrico (18) retrae, el vástago (19) desplaza al cuerpo director (23) que gira respecto a la placa de sustentación (2), y, en consecuencia, desplaza al plato de agarre (20), posibilitando separar la tapa (29) del cuerpo (28) del contenedor HPP.

La Figura 4 muestra una vista en detalle del mecanismo de apertura, en donde los elementos de sujeción (21) de la tapa (29) son, preferiblemente, un conjunto de ventosas de vacío inducido, pudiendo ser también otros elementos como ganchos, acoples, etc.

La Figura 4 ayuda también a observar como el mecanismo de apertura tiene capacidad de girar la tapa (29) del contenedor HPP previamente a sustraerlo, mediante el empleo de unos terceros actuadores (24) localizados en los laterales del cuerpo director (23), conectados con la unidad de control (6) y asociados al plato de agarre (20) mediante unos conos de sujeción (25), que enganchan con el plato de agarre (20), de manera que con la acción de extensión y retracción coordinada de dichos terceros actuadores (24) posibilita el giro del plato de agarre (20) alrededor de su eje transversal (22).

Finalmente, se destaca que el agarre mecánico objeto de la invención está asociado a un método de manipulación de contenedores HPP utilizando dicho agarre mecánico, comprendiendo el método las etapas de: posicionar el agarre mecánico sobre el cuerpo (28) del contenedor HPP, detectar la presencia del cuerpo (28) del contenedor HPP mediante la acción de los primeros sensores de posicionamiento (10), enviar la información sobre la posición del cuerpo (28) contenedor HPP al módulo de control (9), detectar la presencia de la tapa (29) del contenedor HPP mediante la acción de los segundos sensores de posicionamiento (11), enviar la información sobre la presencia de la tapa (29) del contenedor HPP al módulo de control (9), enviar orden al mecanismo de agarre (7) de inmovilizar el cuerpo (28) del contenedor HPP, - inmovilizar el cuerpo (28) del contenedor HPP, desplazar el contenedor HPP hacia una ubicación programada, enviar orden al mecanismo de apertura (8) de sustraer la tapa (29) del contenedor HPP, y separar la tapa (29) respecto del cuerpo (28) del contenedor HPP.

Asimismo, el método puede incluir la etapa de girar la tapa (29) del contenedor previamente a separar la tapa (29) respecto del cuerpo (28) del contenedor HPP para facilitar la realización del método empleando el agarre mecánico.