BR112020004790B1 - Máquina e método para processar um produto semiprocessado contínuo - Google Patents
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Abstract
Uma máquina para processar um produto semiprocessado contínuo (W), compreendendo uma unidade de alimentação (10), uma unidade de processamento (21, 22, 23) e uma unidade de corte terminal (30), após a qual os segmentos processados (M) do produto semiprocessado (W) são produzíveis, cuja largura (L1, L2, L3) está correlacionada com a etapa de alimentação. A unidade de alimentação (10) é automaticamente ajustável na etapa de alimentação. A máquina compreende ainda atuadores (21a, 22a, 23a) configurados para ajustar a posição da unidade de processamento ao longo da direção de alimentação (A) do produto semiprocessado (W), e um sistema de controle (40) configurado para ler as instruções de entrada relacionadas a uma série de segmentos consecutivos a serem produzidos, determinar a posição requerida da unidade de processamento (21, 22, 23) em função das instruções de entrada e determinar a etapa de alimentação necessária em função das instruções de entrada.
Description
[001] A presente invenção refere-se, em geral, às tecnologias para o processamento de produtos semiprocessados contínuos alimentados a partir de uma bobina, por exemplo, de hastes ou fios condutores revestidos com material isolante destinados a fabricar máquinas elétricas.
[002] Em particular, a presente invenção refere-se a uma máquina para processar um produto semiprocessado contínuo, compreendendo: - uma unidade de alimentação configurada para mover o produto semiprocessado para frente ao longo de uma direção de alimentação, de acordo com uma etapa de alimentação, - pelo menos uma unidade de processamento configurada para processar o produto semiprocessado quando avançado, a unidade de processamento sendo localizada em uma posição respectiva ao longo da direção de alimentação do produto semiprocessado, e - uma unidade de corte terminal que segue a unidade de processamento na direção de alimentação do produto semiprocessado, e após o qual os segmentos processados do produto semiprocessado são produzíveis, cujo comprimento está correlacionado à etapa de alimentação.
[003] A tecnologia existente baseada no posicionamento fixo de unidades de processamento permite o processamento de: I- segmentos de elemento condutor todos iguais entre si no caso de etapas de alimentação contínua com largura constante. Para alterar os tamanhos de processamento (comprimentos), é necessário reconfigurar a máquina e, portanto, pará-la para permitir o reposicionamento das unidades de processamento; II- segmentos de elemento condutor que são diferentes um do outro no caso de etapas de alimentação com paradas intermediárias.
[004] Exemplos de documentos que revelam tecnologias de reconfiguração do tamanho/comprimento dos seguimentos podem também ser vistas em US 2015/052736 e em US 7480987.
[005] Isso constitui um limite da produtividade do processo.
[006] É um objetivo da presente invenção propor uma máquina capaz de obviar às desvantagens indicadas acima.
[007] Em relação a tal objetivo, a máquina do tipo definido acima é um objetivo da presente invenção, em que: - a unidade de alimentação é automaticamente ajustável na etapa de alimentação, a máquina compreendendo ainda: - meios de atuação configurados para ajustar a posição da unidade de processamento ao longo da direção de alimentação do produto semiprocessado, e - meios de controle configurados para: - ler as instruções de entrada relacionadas a uma série de segmentos processados consecutivos a serem produzidos, - determinar a posição requerida da unidade de processamento como uma função das instruções de entrada, e - determinar a etapa de alimentação necessária em função das instruções de entrada.
[008] De acordo com uma configuração, a dita pelo menos uma unidade de processamento compreende uma pluralidade de unidades de processamento móveis dispostas em sucessão ao longo da direção de alimentação do produto semiprocessado.
[009] A presente invenção foi concebida em particular para o processamento de um produto semiprocessado que consiste em uma haste ou fio contínuo de material condutor eletricamente revestido com uma cobertura de material isolante.
[0010] Aqui, a dita pelo menos uma unidade de processamento pode compreender pelo menos uma unidade de descascamento fornecida para remover a cobertura do material isolante em áreas correspondentes às faces transversalmente opostas do produto semiprocessado e/ou pelo menos uma unidade de cunha fornecida para achatar o produto semiprocessado ao longo de uma direção ortogonal à direção de alimentação.
[0011] Em qualquer caso, a invenção não se limita ao processamento deste tipo de produto semiprocessado.
[0012] Um método para processar um produto semiprocessado contínuo também é um objetivo da invenção, o método compreendendo as seguintes etapas: - mover o produto semiprocessado para frente ao longo de uma direção de alimentação, de acordo com a etapa de alimentação, - processar o produto semiprocessado, avançando por meio de pelo menos uma unidade de processamento, e - produzir segmentos processados do produto semiprocessado por meio de uma unidade de corte terminal seguindo a unidade de processamento na direção de alimentação do produto semiprocessado, sendo o comprimento dos segmentos processados correlacionado com a etapa de alimentação, em que a etapa de alimentação e a posição da unidade de processamento ao longo da direção de alimentação do produto semiprocessado são ajustáveis automaticamente, em que o método compreende ainda as seguintes etapas: - ler as instruções de entrada relacionadas a uma série de segmentos consecutivos a serem produzidos, - determinar a posição requerida da unidade de processamento em função das instruções de entrada, e - determinar a etapa de alimentação necessária em função das instruções de entrada.
[0013] A máquina e o método de acordo com a invenção permitem que segmentos processados sejam produzidos, em particular segmentos de elementos condutores, com vários comprimentos e várias operações de processamento de maneira contínua em uma mesma máquina, portanto, sem a necessidade de interromper a própria máquina.
[0014] Outras características e vantagens do método e da máquina de acordo com a invenção devem ser mais evidentes com a seguinte descrição detalhada de uma configuração da invenção, feita com referência aos desenhos anexos, que são fornecidos por mero modo de exemplo não limitativo, nos quais: - a figura 1 é uma vista lateral em elevação ilustrando a máquina de acordo com a invenção, e - a figura 2 é um diagrama de tempo representando uma sequência de processamento de muitos segmentos consecutivos com comprimentos diferentes e, portanto, com muitas variações da etapa de alimentação na máquina da figura 1.
[0015] A figura 1 descreve uma máquina para processamento de um produto semiprocessado contínuo, em particular para o processamento de um fio ou vara continuo de um material eletricamente condutor revestido com uma cobertura de material isolante.
[0016] A máquina compreende uma estrutura de suporte 1, na parte superior da qual é obtido um caminho de processamento 3, ao longo do qual o produto semiprocessado contínuo W é movido para frente de acordo com uma direção de alimentação indicada pela seta A. No exemplo ilustrado, o produto semiprocessado W é desenrolado a partir de uma bobina 5.
[0017] A máquina ilustrada compreende ainda uma unidade ou estação de alimentação 10 configurada para mover o produto semiprocessado W para frente ao longo da direção de alimentação A de acordo com a etapa de alimentação que pode ser variada, como será esclarecida depois. A unidade de alimentação pode compreender, por exemplo, rolos de tração que engatam na superfície externa do produto semiprocessado e que seu movimento induz o produto semiprocessado W a se mover para frente. De acordo com outras configurações adequadas para outros tipos de produtos semiprocessados, a unidade de alimentação pode consistir em, por exemplo, uma correia transportadora ou um dispositivo transportador similar.
[0018] A máquina compreende ainda pelo menos uma unidade ou estação de processamento configurada para processar o produto semiprocessado W avançando na direção A. No exemplo ilustrado, a máquina compreende uma unidade de descascamento horizontal 21, uma unidade de descascamento vertical 22 e uma unidade de cunhagem 23 dispostas em sucessão ao longo da direção de alimentação A do produto semiprocessado W. A unidade de descascamento horizontal 21 é convencionalmente fornecida para remover a cobertura do material isolante nas áreas correspondentes nas faces opostas do produto semiprocessado W, em relação a uma direção transversal horizontal. A unidade de descascamento vertical 22 é convencionalmente fornecida para remover a cobertura do material isolante em áreas correspondentes a faces opostas do produto semiprocessado W, em relação a uma direção transversal vertical. A unidade de cunhagem 23 é convencionalmente fornecida para achatar o produto semiprocessado W ao longo de uma direção ortogonal à direção de alimentação A. Cada uma das unidades 21, 22, 23 acima mencionadas está associada a uma respectiva unidade de translação 21a, 22a, 23a, fornecida para mover a unidade correspondente 21, 22, 23 em uma direção paralela à direção de alimentação A do produto semiprocessado W. Para esse fim, cada unidade de translação 21a, 22a, 23a pode compreender um atuador linear com controle de posição.
[0019] A máquina compreende ainda uma unidade ou estação de corte terminal 30 disposta após a ultima das unidades de processamento 23 na direção de alimentação A do produto semiprocessado W. A unidade de corte 30 é convencionalmente fornecida para obter segmentos processados separados M da haste ou fio W. O comprimento dos segmentos processados é variável e depende do conjunto de sequencias de processamento. A unidade de corte 30 corta o produto semiprocessado W na pausa entre uma etapa de alimentação e a etapa sucessiva. Durante o processamento do produto semiprocessado W, a distância de cada uma das unidades de processamento 21, 22, 23 da unidade de corte terminal 30 é calculada em tempo real por um sistema de controle 40 fornecido para controlar a operação das várias unidades da máquina.
[0020] O sistema de controle 40 utiliza um algoritmo capaz de modelar e gerenciar o fluxo contínuo de material W na máquina.
[0021] O algoritmo processa as informações em uma estrutura de dados estática (que mais tarde também é chamada de “receita”) e as insere convenientemente em uma estrutura dinâmica (“buffer dinâmico”) que modela o fluxo do material W em tempo real nas varias unidades e entre as mesmas. O objetivo é obter parâmetros de processamento instantâneo para as unidades individuais de acordo com o segmento de material W instantaneamente em cada unidade de acordo com os segmentos que o procederam.
[0022] A estrutura de dados estática ou "receita" pode conter as seguintes informações: - número total de possíveis segmentos M a serem produzidos; - posição lógica das unidades de processamento individuais dentro da estrutura dinâmica do buffer (valor fixo).
[0023] Cada segmento, por sua vez, é modelado através de uma estrutura de dados que consiste, por exemplo, em: - Número de identificação - Tipo - Comprimento total - Habilitação de operações individuais (horizontal, descascamento lateral, cunhagem, corte).
[0024] Um processo de inicialização carrega inicialmente o "buffer dinâmico" com valores padrão.
[0025] Um processo de “deslocamento” desliza o “buffer dinâmico” em uma etapa e modela a etapa de alimentação que arrasta o “fio” para frente. O “deslocamento” prepara os dados de processamento para todas as estações de forma consistente com o segmento nessa etapa de cada estação.
[0026] Uma vez que os novos dados foram obtidos, cada estação se move para a posição de processamento; então ela executa o processamento específico, quando necessário.
[0027] Cada posição de processamento é obtida a partir de um cálculo que leva em consideração o comprimento de todos os segmentos naquele instante entre a posição de corte e a estação considerada. Ao avaliar a distância absoluta entre a origem do sistema de referência da estação envolvida e o corte, é obtido o valor do movimento relativo para essa etapa de processamento.
[0028] O algoritmo também pode gerenciar outras funcionalidades, como: - Recall automático da produção de um segmento de teste individual após "n" peças, e - Avaliação do resultado correto do processamento de segmentos individuais para rejeitar esses segmentos com defeitos de processamento no momento do corte.
[0029] Com referência à figura 2, é agora descrito um possível exemplo de procedimento automático de produção de uma sequência predefinida de 5 segmentos M com comprimento L1, L2, L2, L1 e L3, respectivamente. As seções 2.1-2.11 desse desenho representam etapas sucessivas de alimentação do material W.
[0030] Seção 2.1 da figura 2 representa a máquina, na qual as unidades de processamento 21, 22 e 23 estão posicionadas de modo a produzir todos os segmentos de comprimento L1 (condição inicial ou "padrão"); nessa condição, o primeiro elemento da receita, L1, é carregado na entrada do buffer dinâmico. A tabela a seguir mostra as distâncias das unidades de processamento da unidade de corte (e, portanto, as posições das unidades de processamento em relação à referência representada pela unidade de corte) nesta etapa inicial. A referência genérica “Dxx - yy” nesta tabela e nas seguintes, assim como na figura 2, designa a distância da unidade de processamento “xx” da unidade de corte na etapa representada na seção “yy”. Tabela 1
[0031] Na seção 2.2 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades 21, 22 e 23 durante as etapas anteriores à seção 2.1 e não representadas na figura 2. No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis operações de processamento respectivas pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 2
[0032] Além disso, um segmento de comprimento L2 foi "carregado" no final, de acordo com a sequência de processamento definida na receita.
[0033] Na seção 2.3 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades 21 e 22 durante as etapas anteriores à seção 2.1, não representadas na figura 2, e pela unidade 23 durante a etapa da seção 2.1. No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicados na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 3
[0034] Além disso, um segmento de comprimento L2 foi "carregado" no final, de acordo com a sequência de processamento definida na receita.
[0035] Na seção 2.4 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante as etapas anteriores à seção 2.1 e não representadas na figura 2; - 22 durante a etapa da seção 2.1; - 23 durante a etapa da seção 2.2.
[0036] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 4
[0037] Além disso, um segmento de comprimento L1 foi "carregado" no final, de acordo com a sequência de processamento definida na receita.
[0038] Na seção 2.5 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante as etapas anteriores à seção 2.1 e não representadas na figura 2; - 22 durante a etapa da seção 2.2; - 23 durante a etapa da seção 2.3.
[0039] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 5
[0040] Além disso, o último segmento de comprimento L3 da sequência a ser processada de acordo com a receita foi “carregado” no final.
[0041] Na seção 2.6 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.1; - 22 durante a etapa da seção 2.3; - 23 durante a etapa da seção 2.4.
[0042] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 6
[0043] Além disso, um segmento de comprimento L1 foi "carregado" novamente no final, primeiro elemento da receita. O ciclo de produção começa novamente de acordo com a sequência de processamento definida na receita.
[0044] Na seção 2.7 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.2; - 22 durante a etapa da seção 2.4; - 23 durante a etapa da seção 2.5.
[0045] O segmento M de comprimento L1 produzido nesta seção é o elemento L1 carregado na seção 2.1 como o primeiro elemento escolhido da receita e carregado no buffer.
[0046] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avançando do produto semiprocessado W. Tabela 7
[0047] Além disso, um segmento de comprimento L2 foi "carregado" novamente no final, segundo elemento da receita.
[0048] Na seção 2.8 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L2. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.3; - 22 durante a etapa da seção 2.5; - 23 durante a etapa da seção 2.6.
[0049] O segmento M de comprimento L2 produzido nesta seção é o elemento L2 carregado na seção 2.2 como segundo elemento retirado da receita e carregado no buffer.
[0050] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 8
[0051] Além disso, um segmento de comprimento L2 foi “carregado” novamente no final, terceiro elemento da receita.
[0052] Na seção 2.9 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L2. O segmento de material W que agora está à jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.4; - 22 durante a etapa da seção 2.6; - 23 durante a etapa da seção 2.7.
[0053] O segmento M de comprimento L2 produzido nesta seção é o elemento L2 carregado na seção 2.3 como terceiro elemento retirado da receita e carregado no buffer.
[0054] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a de etapa avanço do produto semiprocessado W. Tabela 9
[0055] Além disso, um segmento de comprimento L1 foi "carregado" novamente no final, quarto elemento da receita.
[0056] Na seção 2.10 da fig. 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L1. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.5; - 22 durante a etapa da seção 2.7; - 23 durante a etapa da seção 2.8.
[0057] O segmento M de comprimento L1 produzido nesta seção é o elemento L1 carregado na seção 2.4 como quarto elemento retirado da receita e carregado no buffer.
[0058] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 10
[0059] Além disso, um segmento de comprimento L3 foi “carregado” novamente no final, quinto elemento da receita.
[0060] Na seção 2.11 da figura 2, o deslocamento do buffer dinâmico é realizado e o produto semiprocessado W é movido para frente por um comprimento L3. O segmento de material W que agora está a jusante da unidade de corte 30 é cortado, obtendo-se assim um segmento processado M; esse segmento M foi submetido ao processamento pelas unidades: - 21 durante a etapa da seção 2.6; - 22 durante a etapa da seção 2.8; - 23 durante a etapa da seção 2.9.
[0061] O segmento M de comprimento L3 produzido nesta seção é o elemento L3 carregado na seção 2.5 como quinto e último elemento escolhido da receita e carregado no buffer.
[0062] No final do avanço do produto semiprocessado, os segmentos a montante do segmento de corte são submetidos às possíveis respectivas operações de processamento pelas unidades 21, 22 e 23, as quais foram posicionadas de acordo com os cálculos efetuados pelo sistema de controle 40 e indicado na tabela abaixo, durante a etapa de avanço do produto semiprocessado W. Tabela 11
[0063] Além disso, um segmento de comprimento L1 foi "carregado" novamente no final, primeiro elemento da receita.
[0064] O processo continua até uma possível mudança de receita.
[0065] Um desenvolvimento adicional do sistema descrito acima consiste em escravizar a máquina mediante solicitação dinâmica de produção de segmentos por outros sistemas, em vez de uma receita estática contendo uma sequência predeterminada de segmentos.
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