BR102020026079A2 - Dispositivo, sistema e método de monitoramento de ferramentas para processos de fabricação - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO, SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAMENTO DE FERRAMENTAS PARA PROCESSOS DE FABRICAÇÃO. A presente invenção pertence ao campo da engenharia industrial e gestão de produção e refere-se a um dispositivo, sistema e método de monitoramento de ferramenta, para medição das condições de operação, ciclos de operação e localização da ferramenta. O dispositivo (1) da presente invenção compreende: meios de fixação com a ferramenta; mecanismo contador de ciclos; meios de comunicação com uma rede 40; pelo menos uma fonte de alimentação elétrica (11); pelo menos uma unidade de processamento de dados (4); uma unidade de segurança (9) que é ativada quando o dispositivo (1) é desmontado da ferramenta; e meios de localização do dispositivo (1). O sistema de controle de ferramenta compreende: pelo menos um dispositivo (1) associado a uma ferramenta instalada em uma máquina (30); pelo menos uma rede de transferência de dados (40) comunicante com o dispositivo (1); pelo menos uma interface de usuário para acesso aos dados transmitidos do dispositivo (1); um gateway (20) de comunicação dos dispositivos (1) com a rede de transferência de dados (40); e um canal de alerta para o usuário, que é acionado quando parâmetros predeterminados são medidos pelo dispositivo (1). E o método de controle de ferramenta compreende as etapas de: realizar a leitura de parâmetros de operação de uma ferramenta, a partir de sensores de dispositivos (1); e transmitir as informações dos parâmetros de operação medidos para um computador (50) de um usuário remoto por meio de: enviar os dados medidos pelo dispositivo (1) para um gateway (20); enviar os dados do gateway (20) para uma rede de comunicação (40); e acessar os dados da rede de comunicação (40) a partir de um computador (50).

Description

DISPOSITIVO, SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAMENTO DE FERRAMENTAS PARA PROCESSOS DE FABRICAÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção pertence ao campo da engenharia industrial e gestão de produção e refere-se a um dispositivo, sistema e método de monitoramento de ferramenta, para medição das condições de operação, ciclos de operação e localização da ferramenta assim como a monitoração de eventos como por exemplo: limite de temperatura, monitoração de nível de bateria remoção do sensor e erros de conexão, memoria, etc. Em especial, para uso em ferramentas de processos de fabricação por repetição, como por exemplo moldes de injeção termoplástica e matrizes de estampagem. Especificamente, o dispositivo de monitoramento de performance é capaz de monitorar variáveis de performance da referida ferramenta.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em um passado não muito distante, fabricantes de peças injetadas ou estampadas produziam uma grande quantidade de peças através do uso do mesmo molde, de modo a realizar estocagem de alta quantidade de material para ser vendido a posteriori, de acordo com a demanda do mercado. Assim, os fabricantes recorriam a contadores de ciclos de carga eletrônica, instalados de modo fixo nas prensas, para fornecer o número de ciclos de carga em moldes de modo a obter, por exemplo, informações relacionadas à manutenção preventiva tais como: tempo de uso da ferramenta, data de início de uso, quantidade de peças trabalhadas em um determinado período de tempo, dentre outras informações. Desse modo, como não havia necessidade do transporte de moldes uma vez que se fabricavam uma grande quantidade de peças, também não havia necessidade da remoção de tais contadores de suas respectivas prensas.

[003] Atualmente, fabricantes de peças injetadas ou estampadas produzem itens por encomenda, não sendo necessária a produção de grandes quantidades de produtos para estoque. Assim, a prática de produção pontal exige uma troca constante de moldes para a produção de diferentes peças sob encomenda. Desse modo, contadores de ciclos necessitam ser trocados constantemente de acordo com o molde associado.

[004] Tal troca constante de ferramental, torna difícil a obtenção de dados confiáveis sobre determinado ferramental, de modo a depender principalmente da operação humana para armazenamento, aumentando ainda mais a probabilidade de erros.

[005] Particularmente, tais contadores de ciclos são utilizados para aferir dados sobre a quantidade de ciclos de trabalho, sendo um ciclo uma abertura e fechamento do molde de modo a produzir uma peça. Especificamente, tais dados são por exemplo, o tempo ocioso do molde, tempo de início, tempo de inércia, quantidade total de ciclos, etc.

[006] No entanto, o acompanhamento dos ciclos feito pelos ditos contadores é realizado através do monitoramento das respectivas máquinas e não diretamente através do ferramental, desse modo, sendo dependente de operadores humanos e suscetível a adulterações físicas, resultando na obtenção imprecisa de dados. Tal obtenção de dados incorreta pode resultar em danos no processo de estampagem e/ou injeção, incapacidade de manter um estoque de peças desejado, diminuição de vida útil do ferramental entre outros.

[007] Adicionalmente, grande parte do processo de manufatura tem ocorrido cada vez mais em plantas de empresas parceiras, de modo que a empresa detentora de uma determinada tecnologia possa segmentar a manufatura de um componente na planta de terceiros, fornecendo-lhe desenhos técnicos, treinamento e ferramentas necessárias para a fabricação dos referidos componentes. Neste cenário, no entanto, existe o inconveniente da empresa detentora da tecnologia (e da ferramenta) não ter controle absoluto e constante das condições de operação da ferramenta, não podendo aferir se a empresa contratada para operar a ferramenta o tem cumprido os parâmetros de modo adequado para garantir a qualidade necessária e, ainda, não pode garantir que a empresa contratada não esteja subcontratando o serviço de operação da ferramenta, repassando assim a ferramenta para outras empresas sem o consentimento da detentora, ou utilizando a ferramenta para fabricação paralela de peças, sem a devida autorização, para alimentar um mercado paralelo de peças no mercado e resultando em um desgaste prematuro da ferramenta.

[008] Além disso, os ditos contadores não fornecem dados acerca da localização do ferramental dentro das instalações da fábrica, sendo ainda um ponto cego da gestão de performance do ferramental, o que gera desperdícios de tempo em localização e potenciais desvios de utilização em ferramentas terceirizadas e em posse temporária de outros fornecedores.

[009] Por fim, outra necessidade do estado da técnica é que dispositivo contador contenha algum sistema de controle para impedir ou alertar quando houver a ocorrência de qualquer tipo de violação no contador, de modo que os sistemas de controle estão suscetíveis a sofrerem adulterações.

[010] Algumas referências do estado da técnica buscaram resolver os problemas supracitados de diversos modos diferentes, levando a soluções distintas.

[011] Como exemplo do atual estado da técnica, o documento patentário US6256881 descreve um método e aparelho para conexão de componentes elétricos em um molde com uma prensa de moldagem. Este documento visa solucionar o problema da difícil montagem e conexão de componentes elétricos em um molde, bem como diminuir o risco de danos em fios pendurados ou soltos, por meio de um método que inclui etapas de: conectar condutores elétricos nos conectores elétricos codificados fixados no molde; conectar conectores elétricos a cabos elétricos removíveis; e estender e conectar de modo removível os cabos elétricos aos conectores codificados de um painel ou caixa de junção. Os conectores elétricos no molde podem ser codificados por cores e/ou codificados por formato em relação a pinos ou chaves nos conectores e, de modo semelhante, os cabos e conectores elétricos na caixa de junção podem também ser de codificados por cores e/ou codificados por formato. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle.

[012] O documento US8025496 se refere a um dispositivo de armazenamento que armazena informação eletrônica associada ao molde, como dados de molde e histórico de uso do respectivo molde. Este documento tem como objetivo prover o armazenamento de informações acerca da manutenção do molde associado em um dispositivo de armazenamento que pode ser conectado a um computador externo. Particularmente, o dispositivo de armazenamento pode ser conectado através de um cabo USB, cabo serial, cabo IEEE 1394 ou através de comunicação sem fio a um computador externo. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle.

[013] O documento BR112014006750-3 se refere a um método para exibir dados de uma ferramenta para uso em processos de fabricação por repetição como, por exemplo, um molde de injeção ou estampagem, em uma janela de exibição de uma página da internet. O método inclui o posicionamento de um monitor em relação à ferramenta de uso em processos por repetição e os dados de gravação a partir da ferramenta. Os dados são comunicados e, em seguida, armazenados em um local de armazenamento de dados remoto como dados de ferramenta armazenados. Os dados da ferramenta armazenados são processados e exibidos, por exemplo, na janela da página da internet. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle como também o envio de alarmes e eventos online quando o contador esta desconectado da ferramenta.

[014] O documento BR112013030221-6 revela um método para monitorar uma contagem de ciclo de operação de um molde, além de outros dados de operação, gerando um primeiro registro remoto dos dados do ciclo de operação do molde e um segundo registro remoto dos dados do ciclo de operação do molde, o segundo registro remoto compreendendo uma versão menor, diferente e/ou não confidencial do primeiro registro remoto. O primeiro registro remoto e o segundo registro remoto podem então ser coordenados entre um produtor de OEM (fabricante do equipamento original), um fabricante do molde e um moldador. Este documento também revela um método para manter dados do molde de uma ferramenta recíproca. No referido método, o dispositivo de monitoramento tramite dados para um computador, um processador ou endereço de internet. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle como também o envio de alarmes e eventos online quando o contador esta desconectado da ferramenta.

[015] O documento US5571539 se refere a um molde de injeção de plástico que é fornecido com seu próprio monitor ou contador de bordo, o qual é acionado a cada ciclo de abertura e fechamento do molde, para manter uma contagem dos ciclos operacionais realizados. Essa contagem é mantida com o molde, esteja o molde na prensa/ ou em uma prateleira (ou seja, montado na máquina, ou não). O contador ou monitor tem o objetivo de ser relativamente barato e discreto e ser capaz de suportar temperaturas severas e choques que são encontrados em um ambiente de moldagem por injeção. O contador ou monitor de curso pode ser um contador mecânico ou um contador elétrico que é incorporado em uma metade do molde para permanecer com o molde quando ele é armazenado longe de uma máquina de moldagem, quando operado durante uma operação de configuração inicial e quando operado durante uma execução de produção. Seja um contador mecânico integrado ou um contador elétrico integrado, o contador é hermeticamente vedado contra a intrusão de líquidos ou produtos químicos prejudiciais e é montado em um alojamento protetor para proteger contra choques e etc. Um mecanismo de atuação é associado ao contador com o contador e seu mecanismo de acionamento fixado a uma das metades do molde de modo que o mecanismo de acionamento faça o contador avançar e registrar uma contagem a cada ciclo de moldagem. Este documento tem como objetivo obter dados para manutenção de moldes, de modo que, mesmo com a substituição dos moldes, os dados continuem confiáveis. O dispositivo é projetado de tal modo que a visualização dos dados monitorados é dado pelo monitor a bordo do próprio dispositivo. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle, como também o envio de alarmes e eventos online quando o contador esta desconectado da ferramenta.

[016] O documento PI1014026-3 refere-se a um monitor para manter uma contagem de ciclo de molde com um atuador enviando um sinal de contagem para um processador após uma operação de molde e um método para recuperar dados de ciclo de molde. O monitor inclui ainda um temporizador dotado de um modo ativo e um modo de inércia. O processador gera um tempo de ciclo médio e um percentual de atividade do molde levando em consideração os períodos de inércia e ativo do molde. Este documento tem como um dos seus objetivos monitorar os dados de um molde, de modo independente de uso de operadores humanos para armazenar informações relativas a, por exemplo, localização do molde através de um sistema GPS, dados de manutenção do molde, temperatura, bateria, quantidade total de ciclos e etc. O monitor pode ser adaptado para ser conectável via USB, interface Bluetooth e/ou outros fios ou conexões sem fio a um dispositivo de leitura, como um computador externo local ou em rede, um site de internet ou computador de mão. No entanto, esta solução falha em descrever um dispositivo, sistema ou método de monitoramento de performance voltado para aferir e controlar a localização da ferramenta com precisão, bem como impedir qualquer tipo de violação do dispositivo de controle, como também o envio de alarmes e eventos online quando o contador esta desconectado da ferramenta.

[017] Assim, embora todas as referências citadas se encontrem no campo técnico de controle de parâmetros de operação de moldes, as soluções e objetivos propostos são completamente distintos entre si. Especificamente, o documento US6256881 versa sobre um método e aparelho para conexão de componentes elétricos em um molde voltado para facilitar a montagem e conexão de componentes elétricos em um molde. A invenção de BR112014006750-3 versa especificamente sobre um método para exibir dados de ferramental, como, por exemplo, um molde de injeção ou estampagem, em uma janela de exibição de uma página da internet. Nesse caso, os dados obtidos são comunicados e, em seguida, armazenados em um local de armazenamento de dados remoto como dados de ferramenta armazenados. Além disso, este documento tem como um dos seus objetivos aprimorar a eficiência de transmissão de dados, bem como limitar o acesso à informação confidencial da OEM. O documento BR112013030221-6 versa sobre um método para monitorar uma contagem de ciclo do molde e outros dados de operação do molde gerando um primeiro e segundo registro remoto dos dados de ciclo do molde que podem ser coordenados entre um produtor de OEM (fabricante do equipamento original), um fabricante do molde e um moldador. A solução proposta pelo documento US8025496 versa simplesmente sobre um dispositivo armazenador de dados voltados para manutenção de um molde associado. Por sua vez, a solução proposta pelo documento US5571539 apresenta um molde de injeção de plástico que é fornecido com seu próprio monitor ou contador de bordo sendo fixo de forma não removível no mesmo. Esta solução revela simplesmente um dispositivo monitor que contém apenas informações relacionadas a contagem de ciclo do material. Por fim, o documento PI1014026-3 é direcionado a um monitor para manter uma contagem de ciclo de molde e método para recuperar dados de ciclo de molde contendo um temporizador para ativar um modo ativo e para ativar um modo de inercia, tal dispositivo monitor armazena dados referentes a localização, temperatura e entre outros, possuindo uma interface de conexão por fio e sem fio a um computador externo.

[018] As soluções reveladas pelos referidos documentos do estado da técnica, embora tenham por objetivo resolver o problema da dificuldade de obter dados das ferramentas, em especial moldes, devido à constante substituição dos referidos moldes, trazem também alguns empecilhos, como por exemplo, a imprecisão do sistema GPS utilizado na localização do molde associado bem como a falta do monitoramento de violação de sensor, não sendo eficiente para evitar o uso indevido da ferramenta, ou o deslocamento da ferramenta de modo não autorizado para outros fornecedores.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[019] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo, sistema e método de monitoramento de performance para ser aplicado em ferramentais de manufatura, em especial para uso em processos de fabricação por ciclos de repetição, tais como processos de injeção termoplástica e estampagem. O dispositivo de monitoramento sendo capaz de monitorar variáveis de performance das referidas ferramentas

[020] Um outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo, sistema e método de monitoramento de ferramenta que permita garantir um monitoramento e determinação com precisão da localização da ferramenta, inclusive dentro de uma instalação predial.

[021] É um outro objetivo da presente invenção prover, o monitoramento de eventos e erros através de envio online destes.

[022] É um outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo, sistema e método de monitoramento da ferramenta que impeça e monitore a ocorrência de eventuais adulterações do dispositivo de controle.

[023] Por fim, é um outro objetivo da presente invenção um dispositivo, sistema e método que seja operável com longa autonomia e que seja capaz de manter a medição de dados mesmo quando ocorrer falhas temporárias de comunicação no sistema.

[024] Ademais, o objetivo da presente invenção é também reduzir os custos de manutenção preventiva bem como aprimorar o controle de vida útil do ferramental.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[025] Os objetivos da presente invenção são atingidos por meio de um dispositivo de monitoramento de ferramenta para processo de fabricação, compreendendo: meios de fixação do dispositivo com a ferramenta; mecanismo contador de ciclos; meios de comunicação com uma rede; pelo menos uma fonte de alimentação elétrica; pelo menos uma unidade de processamento de dados; uma unidade de segurança que é ativada quando o dispositivo é desmontado da ferramenta; e meios de localização do dispositivo.

[026] Os objetivos da presente invenção também são atingidos por meio de um sistema de controle de ferramenta que compreende: pelo menos um dispositivo de monitoramento, conforme definido acima, associado a uma ferramenta, e a ferramenta sendo instalada em uma máquina de injeção plástica e ou em uma prensa; pelo menos uma rede de transferência de dados comunicante com o dispositivo de monitoramento da ferramenta; pelo menos uma interface de usuário para acesso aos dados transmitidos do dispositivo para a rede de transferência de dados; e um gateway de comunicação dos dispositivos com a rede de transferência de dados, em que o sistema compreende um canal de alerta para o usuário, acionado quando parâmetros predeterminados são medidos pelo dispositivo.

[027] Por fim, os objetivos da presente invenção também são atingidos por meio de um método de controle de ferramenta compreendendo as etapas de: realizar a leitura de parâmetros de operação de uma ferramenta, a partir de sensores embarcados em pelo menos um dispositivo, conforme descrito acima; transmitir as informações dos parâmetros de operação medidos por o pelo menos um dispositivo para um computador de um usuário remoto, em que a etapa de transmitir as informações compreende as etapas intermediárias de: enviar os dados medidos pelo dispositivo para um gateway; enviar os dados do gateway para uma rede de comunicação; e acessar os dados da rede de comunicação a partir de um computador.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[028] A presente invenção é detalhada com base nas figuras abaixo listadas.

[029] A figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma concretização do dispositivo da presente invenção.

[030] A figura 2 ilustra uma vista em perspectiva do dispositivo representado na figura 1, com a tampa superior removida, apresentando uma das superfícies da placa eletrônica e componentes embarcados.

[031] A figura 3 ilustra uma vista superior da placa eletrônica e componentes embarcados ilustrado na figura 2.

[032] A figura 4 ilustra uma vista inferior da placa eletrônica e componentes embarcados do dispositivo da presente invenção, sem as baterias de alimentação.

[033] A figura 5 ilustra uma vista em perspectiva da placa eletrônica e componentes embarcados do dispositivo da presente invenção, compreendendo também as baterias de alimentação.

[034] A figura 6 ilustra uma vista em corte longitudinal do dispositivo da presente invenção, representando o arranjo de parte dos componentes do dispositivo da presente invenção.

[035] A figura 7 ilustra uma representação esquemática de uma realização da presente invenção em que o dispositivo de controle é associado a um gateway por meio de conexão cabeada.

[036] A figura 8 ilustra uma representação esquemática do sistema da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[037] Como já mencionado, a presente invenção tem o objetivo de solucionar os problemas do estado da técnica no que tange à necessidade de uma solução que possibilite o controle de operação de ferramentas encaminhadas para empresas terceiras fabricarem um determinado produto ou componente. Neste cenário, por não ter controle constante com a ferramenta que se encontra com um terceiro, não se pode garantir que os parâmetros de operação necessários para uma operação ideal estão sendo rigorosamente atendidos ou, ainda, se o uso da ferramenta está sendo limitado ao volume de manufatura contratado, e se a ferramenta não está sendo redirecionada para pessoas não autorizadas.

[038] De um modo preferencial, mas não limitativo, a presente invenção se destina a ferramentas usadas em processos de fabricação cíclicos montados em prensas, tais como matrizes de estampagem e moldes para injeção termoplástica ou termoconformagem, em que cada ciclo é definido pela abertura e fechamento do molde pela prensa. No entanto, o conceito da presente invenção pode se estender a qualquer outro tipo de ferramenta que realize um movimento cíclico rastreável, em que a ferramenta possa ser instalada na planta de terceiros, para a qual se deseje obter um controle de operação preciso, constante e orientado a manutenção da qualidade, combate à práticas desleais e proteção da tecnologia embarcada na ferramenta.

[039] Nota-se, portanto, que um grande problema na contratação de serviços terceirizados de manufatura se dá na dificuldade de garantir que a manutenção dos padrões de qualidade serão cumpridos pela empresa terceira contratada, pois mesmo que as ferramentas fornecidas estejam dentro de todas as conformidades necessárias para a obtenção de um produto de qualidade, uma calibração errada da máquina operatriz em que a ferramenta será instalada, ou a inobservância de alguns parâmetros essenciais de operação, tais como temperatura, velocidade de operação da ferramenta ou, no desgaste prematuro da ferramenta, ou mesmo na quebra da ferramenta, impactando em perda de peças e custos elevados para o reparo ou, em casos mais graves, a necessidade de confecção de uma nova ferramenta.

[040] Apesar de já existirem máquinas que realizam um controle contínuo de alguns parâmetros de operação e, até mesmo, o compartilhamento desses dados por meio de uma rede de transmissão de dados, os valores medidos pela máquina nem sempre são suficientes para atingir a leitura de todos os parâmetros necessários para aferição da saúde da ferramenta, sendo necessário um controle diretamente empregado na ferramenta.

[041] Outro fator que depende de confiança à empresa terceira, para qual é confiada o uso da ferramenta, e que as soluções do estado da técnica não permitem que a detentora da ferramenta possa aferir de modo constante e com precisão, consiste no fato de não ter um controle preciso de quanta peças a empresa terceira está fabricando com a ferramenta fornecida. Este problema se agrava quando empresas terceiras, sem o consentimento da detentora da ferramenta, passam a fabricar produtos além do volume contratado para venderem no mercado paralelo. Além de ser difícil de se notar quando este fato ocorre, pois não se tem como saber quando a ferramenta estará em uso dentro da planta do terceiro, essa prática resulta em uma concorrência desleal no mercado, onde terceiros se beneficiam da ferramenta original para fabricar um produto competidor a um menor preço e com a mesma qualidade.

[042] Neste ponto, apesar de algumas soluções do estado da técnica permitirem o monitoramento de quando a máquina operatriz com a ferramenta instalada está operando, este tipo de monitoramento não é totalmente preciso, pois a detentora da ferramenta fica dependente de informações disponibilizadas pela empresa terceira, que podem ser adulterados para ocultar condutas escusas. Ainda, também pode ocorrer da empresa terceira desmontar a ferramenta de sua máquina operatriz e a encaminhar para uma outra empresa, sem o devido consentimento de sua detentora, para que esta outra empresa manuseie a ferramenta para fins de produção de peças ou para a realização de engenharia reversa.

[043] Outro possível inconveniente que pode ocorrer consiste na dificuldade de localização de ferramentas, em especial dentro da planta de empresas terceiras. Neste ponto, apesar de algumas soluções do estado da técnica já mencionarem o uso de um GPS integrado em um dispositivo de controle de ferramentas, essas soluções, dependem da disponibilidade do sinal das operadoras de telefonia móvel e limitam a localização a uma coordenada geográfica, que pode não ter precisão muito apurada, em especial considerando que as ferramentas ficam armazenadas em ambientes internos, como galpões, e, mesmo se precisas, as coordenadas não possibilitam a localização com precisão da ferramenta dentro da planta do terceiro.

[044] Para evitar a ocorrência dos inconvenientes acima, a presente invenção conta com mecanismos de controle de integridade e localização da ferramenta, além de mecanismos de controle de operação da ferramenta, como será detalhado adiante.

[045] Inicialmente, o dispositivo 1 da presente invenção, para monitoramento de ferramenta para processo de fabricação compreende meios de fixação para do dispositivo 1 com a ferramenta. Por meios de fixação, entende-se qualquer elemento de fixação, móvel ou permanente, conhecido do estado da técnica. Em uma realização preferencial da invenção, os meios de fixação se dão por dois parafusos de fixação 7 e 8, que são montados de modo passante pelo corpo do dispositivo 1 e rosqueados na ferramenta (não representado). No caso do uso em um molde de injeção termoplástica ou matriz de estampagem, o dispositivo é fixado em uma das placas (fixa ou móvel) do conjunto.

[046] O dispositivo 1 compreende, ainda, um mecanismo contador de ciclos, capaz de contabilizar quantos ciclos de operação foram realizados, podendo ser capaz também de contabilizar os tempos envolvidos em cada etapa do ciclo de operação, por exemplo: o tempo de manutenção da ferramenta na posição avançada; o tempo de recuo da ferramenta; e o tempo de manutenção da ferramenta na posição recuada, até o próximo avanço.

[047] A realização preferencial, representada nas figuras 1 a 6, apresentam o mecanismo contador de ciclos compreendendo uma haste 2 que é apoiada por um mancal 21, fixo na carcaça do dispositivo 1, e por um dispositivo contador 22, de modo que a haste 2 é acionada em direção ao dispositivo contador 22 quando a ferramenta se move e avança em direção a um batente.

[048] Mais especificamente, nesta concretização o dispositivo 1 é montado em uma primeira porção da ferramenta, e uma segunda porção da ferramenta compreendendo um batente alinhado com a haste 2, ou vice-versa, sendo a primeira porção da ferramenta e a segunda porção da ferramenta são móveis entre si. Neste arranjo, a haste 2 também é associada a uma mola de retorno (não ilustrada), responsável por mover a haste 2 para a sua posição inicial quando afastada do batente. Assim, após a haste 2 tocar no batente e retornar à sua posição inicia, um ciclo de operação é contado.

[049] De um modo preferencial da presente invenção, o dispositivo 1 de monitoramento de ferramenta compreende o dispositivo contador 22 dotado de um relê mecânico reed acionável quando a haste 2 se move em direção ao dispositivo contador 22, e um sistema ótico de leitura de movimento, de modo que o relê mecânico ativa o sistema eletrônico embarcado no dispositivo 1, tirando o sistema eletrônico embarcado de um modo de espera, e o sistema ótico de leitura de movimento registra o ciclo de movimento da haste 2. Este funcionamento permite uma maior vida útil da bateria 11, uma vez que o sistema só é acionado quando ocorre o acionamento da haste 2.

[050] O dispositivo 1 da presente invenção compreende, ainda, meios de comunicação com uma rede, que se entende como qualquer forma de transferência de dados, e compreende também pelo menos uma fonte de alimentação elétrica 11., Em uma realização preferencial da presente invenção, a fonte de alimentação elétrica 11 é definida por um par de baterias, como pode ser observado na figura 5.

[051] Ainda, o dispositivo 1 da presente invenção compreende pelo menos uma unidade de processamento de dados 4, e sensores para medição de parâmetros de operação. Dentre os possíveis sensores embarcados no dispositivo 1 da presente invenção, destacam-se: temporizador, para atrelar uma variação temporal para cada parâmetro medido pelos demais sensores; sensor de temperatura; e sensor de vibração (acelerômetro). Outros módulos de comunicação presentes no dispositivo 1 se referem às possíveis formas de transferência de dados para comunicação do dispositivo 1 com uma rede 40. Dentre estes sensores, destacam-se uma antena WiFi 3, um transmissor bluetooth, um transmissor LoRaWAN 5, transmissor LoRa, adaptador de internet móvel, por exemplo do tipo com SIMcard, possibilitando acesso à rede de dados 3G, 4G ou 5G, ou qualquer outro meio de transmissão de dados do estado da técnica. Tratando especificamente sobre as formas de comunicação de dados do dispositivo 1 da presente invenção, em uma realização a comunicação pode se dar por meio de porta USB 6. Neste caso, a fonte de alimentação também pode ser exclusivamente provinda da porta USB, poupando a eletricidade a bateria 11.

[052] De um modo preferencial, o dispositivo também compreende uma memória de armazenamento de dados, capaz de armazenar os parâmetros medidos pelos sensores do dispositivo 1, podendo estes serem diversos, como apontado acima, a depender dos sensores embarcados no dispositivo 1 em função da necessidade de aplicação. No entanto, entende-se como principais parâmetros a serem medidos pelo dispositivo 1 e, consequentemente, sendo passíveis de serem armazenados na memória de armazenamento: os tempos dos ciclos de operação realizados; dados de histórico de temperatura do dispositivo; a localização via WiFi do dispositivo; a posição a partir de coordenadas obtidas por triangulação de antenas WiFi em comunicação com dispositivo 1; um histórico de frequência e amplitude de vibração; o nível de carga de bateria 11 do dispositivo 1.

[053] Em especial, no que diz respeito à capacidade do dispositivo 1 da presente invenção de realizar a determinação de posicionamento dentro de uma instalação predial por meio de triangulação WiFi, esta característica tem como vantagem o fato de possibilitar encontrar uma determinada ferramenta dentro de uma instalação predial com precisão, facilitando o controle de inventário e a aferição de que as ferramentas estão associadas às máquinas corretas dentro de uma linha de manufatura. A triangulação WiFi se dá por meio da conexão do dispositivo 1 com as antenas WiFi da instalação predial que estejam mais próximas.

[054] O dispositivo 1 da presente invenção compreende, ainda, uma unidade de segurança 9, capaz de ser ativada sempre que o dispositivo 1 for desmontado da ferramenta, ou seja, a unidade de segurança é “armada” com um determinado sinal quando montada na ferramenta e, se o dispositivo 1 for removido da ferramenta, o sinal da unidade de segurança 9 é alterado, de modo que seja detectado que o ocorreu a violação do dispositivo 1. Ao detectar esta violação, um sinal é imediatamente enviado pelos meios de comunicação conectados à rede 40 para o disparo de uma mensagem ao computador 50 de um usuário, de modo que este fique sabendo imediatamente que o dispositivo 1 foi removido da ferramenta e, tendo sido de forma não autorizada, possibilita a adoção de medidas imediatas para notificação de quem estiver responsável pela ferramenta.

[055] O sinal de alerta emitido em função da remoção do dispositivo 1 da ferramenta, além de ser acompanhado de um número de identificação do dispositivo 1, ao qual é vinculado por meio de uma base de dados aos dados da máquina que está associado, à empresa terceira à qual a ferramenta foi confiada e a localização que se espera que o dispositivo 1 esteja, pode chegar ao computador 50 do usuário acompanhado também de informações medidas pelos sensores no momento em que tiver ocorrido a violação, ou mesmo a partir do momento em que a violação ocorreu, permitindo o acompanhamento dos parâmetros medidos após o evento. Dentre essas informações, pode ser incluída, por exemplo, a posição cadastrada do dispositivo 1.

[056] A unidade de segurança 9 pode ser, conforme representado nas figuras 4, 5 e 6, dadas por meio de um interruptor mecânico (um pino), que é montado de modo pressionado contra a superfície da ferramenta, quando o dispositivo 1 e fixado na ferramenta, gerando um sinal de violação quando o interruptor mecânico passa para a posição livre, o que indica que o dispositivo 1 foi removido. Cumpre destacar, no entanto, que qualquer outro tipo de sensor que seja capaz de realizar a medição de afastamento do dispositivo 1 em relação à ferramenta, tal como um sensor de proximidade qualquer do estado da técnica, disposto na superfície de montagem do dispositivo 1 na ferramenta.

[057] Em um outro aspecto da presente invenção, os objetivos são atingidos por meio de um sistema de controle de ferramenta que compreende pelo menos um dispositivo 1 de monitoramento, conforme definido acima, sendo associado a uma ferramenta que é instalada em uma máquina 30. Como já mencionado, a máquina é preferivelmente uma injetora de termoplásticos e ou prensa, no entanto a presente invenção não se limita somente a esta aplicação, podendo se estender a qualquer outra máquina que utilize uma ferramenta operável por movimentos cíclicos que possam ser rastreados. Assim, o sistema pode compreender uma pluralidade de máquinas operatrizes 30, sendo que cada uma delas compreende pelo menos um dispositivo 1.

[058] Cada máquina 30 é associada a pelo menos uma rede de transferência de dados 40 comunicante com o dispositivo (1) de monitoramento da ferramenta, por meio da qual os dados medidos pelos sensores embarcados no dispositivo 1 serão transferidos a um computador 50 de um usuário, sendo tais informações exibidas ao usuário por meio de pelo menos uma interface de usuário que permita acesso aos dados transmitidos do dispositivo 1 para a rede de transferência de dados 40.

[059] Para fins da presente invenção, a rede de transferência de dados 40 pode ser uma rede de internet ou uma rede local. Para ambas as redes 40, a localização do dispositivo 1 pode ser realizada por meio triangulação com antenas WiFi pertencentes à instalação predial, possibilitado encontrar rapidamente um determinado dispositivo 1 e, consequentemente, a ferramenta em que o mesmo está associado, facilitando o controle de inventário e otimizando o tempo nas operações de movimentações de ferramentas.

[060] Entretanto, a comunicação do dispositivo 1 com a rede de transferência de dados 40 é realizada por intermédio de um gateway 20 de comunicação dos dispositivos 1, que tem a finalidade de converter os protocolos e transferência de dados oriundas do dispositivo 1 para o protocolo utilizado pela rede 40.

[061] Na presente invenção, de um modo preferencial, são empregados uma unidade de gateway 20 por máquina 30 e um dispositivo 1 por ferramenta, com o objetivo de possibilitar ao usuário identificar facilmente qual ferramenta está instalada em cada máquina 30 e permite tratar o comportamento da ferramenta em função da máquina 30 em que o mesmo está empregado. Assim, o usuário tem liberdade para extrair relatórios específicos para o comportamento de cada uma das ferramentas monitoradas e pode identificar rapidamente qual a ferramenta, máquina e planta que um determinado dispositivo 1 está instalado, agilizando a tomada de ações corretivas no caso de identificação de parâmetros irregulares de operação (por exemplo, ferramenta operando acima de uma temperatura limite, ou detecção de movimentação geográfica não autorizada de ferramentas). Assim, o sistema compreende um canal para envio de alerta para o usuário, que é acionado quando parâmetros predeterminados são medidos pelo dispositivo 1.

[062] A coleta de dados medidos pelos sensores embarcados no dispositivo 1 é realizada preferivelmente em tempo real para a rede de transferência de dados 40, possibilitando um controle em tempo real dos parâmetros de operação da ferramenta monitorada. No entanto, outra possibilidade é realizar o envio desses dados medidos por sensores do dispositivo 1 para a rede de transferência de dados 40 por meio de pacotes de dados condensados que podem ser configurados de acordo com a necessidade, salvos em uma unidade de memória do dispositivo 1. Esta possibilidade tem a vantagem de reduzir a banda de dados transferidos, que pode ser necessária a depender a qualidade de conexão do local onde a ferramenta está instalada, ou mesmo como forma de garantia da integridade do registro de dados quando ocorrer uma interrupção da conexão com a rede, sendo realizado o envio dos dados medidos neste período de interrupção quando a conexão é estabelecida ou reestabelecida após um período de interrupção.

[063] Ainda, os dados coletados podem ser salvos na rede 40 (por exemplo um armazenamento na nuvem), em servidor local, servidor remoto ou em um PC local e a informação pode chegar ao usuário de modo passivo (apenas quando acessada) ou de modo ativo, por meio do envio de alertas para situações predeterminadas, tais como: o atingimento de temperatura e velocidade de ciclo acima do ideal; operação além do contratado; operação da ferramenta fora do horário de expediente; movimentação geográfica do molde para fora da planta contratada; remoção do dispositivo 1; dispositivo 1 offline; bateria do dispositivo com carga baixa; registro de realização de manutenção da ferramenta dentro de um período programado; dentre outras.

[064] Por fim, a operação do sistema e dispositivo da presente invenção também compreende vantagens, sendo tal operação realizada por meio de um método de controle de ferramenta que compreende as etapas de: realizar a leitura de parâmetros de operação de uma ferramenta, a partir de sensores embarcados em pelo menos um dispositivo 1 conforme descrito acima; e transmitir as informações dos parâmetros de operação medidos pelos dispositivos 1 para um computador 50 de um usuário remoto, sendo que o a etapa de transmissão de informações compreende etapas intermediárias de: enviar os dados medidos pelo dispositivo 1 para um gateway 20; enviar os dados do gateway 20 para uma rede de comunicação 40; e acessar os dados da rede de comunicação 40 a partir de um computador 50.

[065] De um modo preferencial, o referido método compreende uma etapa de localização do dispositivo 1, dotada de subetapas de: obtenção da posição geográfica do dispositivo através da obtenção da localização dentro de uma unidade predial do dispositivo por meio de triangulação de roteadores WiFi conectados ao dispositivo 1.

[066] Ainda, em uma realização alternativa do presente método, é compreendido uma etapa de monitoramento de integridade do dispositivo 1, com as subetapas de: medir constantemente um sinal informado por uma unidade de segurança 9 do dispositivo 1; e enviar um sinal de alerta para o computador 50 ao detectar uma alteração no sinal informado pela unidade de segurança 9 do dispositivo 1. O envio de sinal para o computador 50 do usuário pode ser de diversas maneiras, podendo ser desde uma mensagem na interface gráfica do canal de acesso pelo computador 50, como também o envio de mensagens SMS, mensagens via aplicativos como Telegram ou correlatos, ou mensagens de e-mail para endereços previamente registrados.

[067] Os alertas que podem ser programados para envio ao usuário são diversos, a depender da necessidade do usuário e/ou das particularidades da ferramenta monitorada. De um modo exemplificativo, mas não limitante, podem ser listados os seguintes parâmetros: dispositivo 1 removido da ferramenta; haste 2 de leitura de ciclos travada; deslocamento geográfico da ferramenta; carga de bateria 11 baixa; manutenção preventiva não está sendo realizada, ou está sendo realizada fora do horário programado; vida útil da ferramenta; dentre outros.

[068] Ainda, o método da presente invenção permite a realização de uma etapa adicional de registro cronológico dos dados medidos pelo dispositivo 1, por meio da vinculação de todos os dados medidos (ciclos, temperatura, localização, dentre outros) com uma data e hora, isso possibilita a obtenção de um histórico detalhado da vida da ferramenta e possibilita a obtenção de relatórios diversos, para fins de gestão de inventário, performance das ferramentas e custos operacionais.

[069] Como exemplo de informações que podem ser extraídos a partir dos dados medidos, se destacam: a verificação de se a ferramenta está produzindo no ciclo desejado; um registro do histórico de uso da ferramenta; registro de histórico de gastos tidos com a ferramenta e performance financeira (custos de manutenção vs lucro obtido pelas peças fabricadas); controle do ciclo médio da ferramenta e vida útil sem a necessidade de depender do cruzamento de dados de performance registrados pelas máquinas operatrizes 30; programação inteligente de checklist de manutenção; e relatórios de inventário e performance da ferramenta.

[070] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa as possíveis concretizações da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.

Claims (20)

1. Dispositivo (1) de monitoramento de ferramenta para processo de fabricação, compreendendo:

   • - meios de fixação do dispositivo (1) com a ferramenta;
   • - mecanismo contador de ciclos;
   • - meios de comunicação com uma rede;
   • - pelo menos uma fonte de alimentação elétrica (11); e
   • - pelo menos uma unidade de processamento de dados (4), o dispositivo (1) sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda:
   • - uma unidade de segurança (9) que é ativada quando o dispositivo (1) é desmontado da ferramenta; e
   • - meios de localização do dispositivo (1).
2. Dispositivo (1) de monitoramento de ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do mecanismo contador de ciclos compreender uma haste (2) apoiada por um mancal (21) e por um dispositivo contador (22),
   o dispositivo (1) sendo montado em uma primeira porção da ferramenta; e uma segunda porção da ferramenta compreendendo um batente, ou vice-versa, em que a primeira porção da ferramenta e a segunda porção da ferramenta são móveis entre si,
   a haste (2) sendo acionada em direção ao dispositivo contador (22) a partir do contato com o batente da segunda porção da ferramenta; e a haste (2) sendo associada a uma mola de retorno.
3. Dispositivo (1) de monitoramento de ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo contador (22) compreende:

   • - um relê mecânico reed acionável quando a haste (2) se move em direção ao dispositivo contador (22); e
   • - um sistema ótico de leitura de movimento, em que o relê mecânico reed ativa o sistema eletrônico embarcado no dispositivo (1), tirando o sistema eletrônico embarcado de um modo de espera, e o sistema ótico de leitura de movimento registra o ciclo de movimento da haste (2).
4. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do mecanismo contador de ciclos ser definido por um acelerômetro.
5. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato da unidade de segurança (9) ser definida por um sensor de proximidade disposto na superfície de montagem do dispositivo (1) na ferramenta.
6. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato da unidade de segurança (9) ser definida por um interruptor dotado de um pino montado de modo pressionado contra a superfície de montagem do dispositivo (1) na ferramenta.
7. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fado dos meios de comunicação serem definidos por pelo menos um dentre o grupo compreendido por: porta USB; WiFi; Bluethooth; LoRa; LoRaWAN; e internet móvel (3G, 4G ou 5G).
8. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo coma reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que, na condição em que compreende porta USB e quando em operação com conexão via USB, o dispositivo (1) é alimentado exclusivamente por meio da fonte de eletricidade provinda da conexão via USB.
9. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fado de compreender adicionalmente pelo menos um sensor de temperatura.
10. Dispositivo (1) de controle de ferramenta, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por compreender uma memória de armazenamento de dados capaz de armazenar os parâmetros medidos pelos sensores do dispositivo (1), os parâmetros medidos sendo pelo menos um dentre os contidos no grupo definido por:

    • - tempos dos ciclos de operação realizados;
    • - histórico de temperatura do dispositivo (1);
    • - localização via WiFI do dispositivo;
    • - posição a partir de coordenadas obtidas por triangulação de antenas WiFi em comunicação com dispositivo (1);
    • - histórico de frequência e amplitude de vibração; e
    • - nível de carga de bateria (11) do dispositivo (1).
11. Sistema de controle de ferramenta CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

    • a. pelo menos um dispositivo (1) de monitoramento conforme definido nas reivindicações 1 a 10 associado a uma ferramenta, a ferramenta sendo instalada em uma máquina operatriz (30);
    • b. pelo menos uma rede de transferência de dados (40) comunicante com o dispositivo (1) de monitoramento da ferramenta;
    • c. pelo menos uma interface de usuário para acesso aos dados transmitidos do dispositivo (1) para a rede de transferência de dados (40); e
    • d. um gateway (20) de comunicação dos dispositivos (1) com a rede de transferência de dados (40),

    o sistema compreendendo um canal de alerta para o usuário, acionado quando parâmetros predeterminados são medidos pelo dispositivo (1).
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato da rede de transferência de dados (40) ser uma rede local ou internet.
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de possibilitar a triangulação de antenas WiFi dentro de uma instalação predial para determinação exata da localização de um dispositivo (1).
14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de realizar o envio de dados medidos por sensores do dispositivo (1) para a rede de transferência de dados (40) em tempo real.
15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de realizar o envio de dados medidos por sensores do dispositivo (1) para a rede de transferência de dados (40) por meio de pacotes de dados condensados, e programáveis (tamanho e tempo de envio) salvos em uma unidade de memória do dispositivo (1), quando a conexão com a rede é estabelecida ou reestabelecida após um período de interrupção.
16. Método de controle de ferramenta compreendendo as etapas de:

    • - realizar a leitura de parâmetros de operação de uma ferramenta, a partir de sensores embarcados em pelo menos um dispositivo (1) conforme descrito nas reivindicações 1 a 10; e
    • - transmitir as informações dos parâmetros de operação medidos por o pelo menos um dispositivo (1) para um computador (50) de um usuário remoto,

    o método sendo CARACTERIZADO pelo fato da etapa de transmitir as informações compreender as etapas intermediárias de:

    • - enviar os dados medidos pelo dispositivo (1) para um gateway (20);
    • - enviar os dados do gateway (20) para uma rede de comunicação (40); e
    • - acessar os dados da rede de comunicação (40) a partir de um computador, tablete ou celular (50).
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreender uma etapa de localização do dispositivo 1 compreendendo a subetapa de obtenção da localização dentro de uma unidade predial do dispositivo por meio de triangulação de roteadores WiFi conectados ao dispositivo (1).
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa de monitoramento de integridade do dispositivo (1), compreendendo as etapas de:

    • - medir constantemente um sinal informado por uma unidade de segurança (9) do dispositivo (1); e
    • - enviar um sinal de alerta para o computador (50) ao detectar uma alteração no sinal informado pela unidade de segurança (9) do dispositivo (1).
19. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa adicional de registro cronológico dos dados medidos pelo dispositivo (1).
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa de geração de relatório de dados medidos pelo dispositivo (1), os dados sendo selecionados pelo usuário.

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