BRPI0710071A2 - máquina automática de fabricar blocos - Google Patents
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Abstract
<B>MáQUINA AUTOMATICA DE FABRICAR BLOCOS <D>A presente invenção refere-se a um aparelho de formação de blocos com uma câmara de compressão tendo extremidades opostas superior e inferior, e definindo uma entrada e saída comuns na extremidade superior da câmara de compressão, por meio da qual a câmara de compressão pode ser carregada com material de formação de blocos, e por meio da qual um bloco formado pode ser ejetado da câmara de compressão. A câmara de compressão é montada pivotantemente em uma armação de modo que podeser seqúencialmente pivotada através de posições diferentes. Um êmbolo inferior é móvel entre uma posição estendida, para comprimir o material de formação de bloco a partir do fundo, e uma posição retraida. Um êmbolo superior é móvel entre uma posição retraida livre das entrada e saída co- muns, e uma posição fechada, Um conjunto de atuadores move a câmara de compressão entre uma primeira posição de carregamento e uma segunda posição de compactação e uma terceira posição de ejeção.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINAAUTOMÁTICA DE FABRICAR BLOCOS".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um aparelho automático paraformar blocos tais como blocos de construção.
Um número de máquinas de fabricação de blocos existe, varian-do de máquinas simples operadas manualmente a máquinas mais comple-xas operadas hidraulicamente. No entanto, mesmo as máquinas mais sofis-ticadas podem ser bastante trabalhosas para operar.
É um objetivo da invenção fornecer um aparelho de fabricaçãode blocos que ofereça um grau de automação e seja relativamente menostrabalhoso de operar.SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a invenção é fornecido um aparelho de formaçãode blocos compreendendo:
uma câmara de compressão tendo extremidades opostas supe-rior e inferior;
uma entrada e saída comum na extremidade superior da câmarade compressão, por meio da qual a câmara de compressão pode ser carre-gada com o material de formação de blocos, e por meio da qual um blocoformado pode ser ejetado da câmara de compressão;
uma armação disposta para suportar a câmara de compressão;um êmbolo inferior móvel entre uma posição estendida em quese estende dentro da câmara de compressão para a extremidade superiorda mesma, para comprimir o material de formação de bloco a partir do fundoe uma posição retraída para a extremidade inferior da mesma; e
um êmbolo superior móvel entre uma posição retraída, e umaposição fechada em que se estende dentro da câmara de compressão paracomprimir o material de formação de bloco a partir do topo,em que a câmara de compressão é móvel na armação entre
uma primeira posição de carga, em que a câmara de compressão pode sercarregada com o material de formação de bloco por meio das entrada e saída comuns; uma segunda posição de compactação em que os êmbolos su-perior e inferior podem se estender dentro da câmara de compressão; e umaterceira posição de ejeção em que o êmbolo inferior pode ejetar o bloco for-mado por meio das entrada e saída comuns.
Os êmbolos superior e inferior são de preferência controladospor atuadores hidráulicos respectivos dispostos para exercer forças substan-cialmente iguais nos êmbolos, de modo que o material de formação de blocona câmara de compressão é submetido à compactação substancialmenteigual em ambas as extremidades da mesma.
De preferência, a câmara de compressão é montada pivotante-mente na armação de modo que pode ser pivotada seqüencialmente atravésdas posições de carregamento, compactação e ejeção.
De preferência, o segundo êmbolo é montado na câmara decompressão para movimento com a câmara de compressão.
O êmbolo superior é de preferência montado na armação, demodo que quando está em sua posição retraída está livre da extremidadesuperior da câmara de compressão.
De preferência, uma tremonha é montada na armação e temuma abertura de alimentação que é alinhada com as entrada e saída co-muns da câmara de compressão quando a câmara de compressão está naprimeira posição de carregamento da mesma.
O aparelho de preferência inclui um atuador operável entre aarmação e a câmara de compressão para mover a câmara de compressãoentre as posições de carregamento, compactação e ejeção.
De preferência, o atuador compreende um par de atuadores hi-dráulicos montado costas com costas.
A operação do aparelho é de preferência controlada por um sis-tema de controle eletro/hidráulico automático ou semi-automático.
O aparelho de preferência inclui um sistema de operação hidráu-lico tendo um reservatório para fluido hidráulico, uma bomba para pressuri-zar o fluido hidráulico, e uma pluralidade de válvulas dispostas para controlara operação de atuadores hidráulicos respectivos para operar os êmbolossuperior e inferior e mover a câmara de compressão entre as posições res-pectivas da mesma em uma seqüência automática ou semi-automática.
De preferência, pelo menos algumas das válvulas são válvulaseletricamente controláveis, o aparelho incluindo um circuito de controle elé-trico e uma pluralidade de sensores de pressão, dispostos para detectar asmudanças na pressão no sistema de operação hidráulico devido a atuadoresrespectivos completando seus percursos de operação, o circuito de controleelétrico atuando válvulas respectivas em uma seqüência predeterminada emresposta a sinais dos sensores de pressão.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As figuras 1 a 3 são vistas dianteiras de uma máquina automáti-ca de fabricar blocos de acordo com a invenção em posições de carrega-mento, compactação e ejeção, respectivamente;
a figura 4 é uma vista lateral do aparelho das figuras 1 a 3;
a figura 5 é um diagrama esquemático de um circuito de controlehidráulico do aparelho; e
a figura 6 é um diagrama esquemático de um circuito elétricoassociado do aparelho.
DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE
Embora várias máquinas de formação de blocos operadas ma-nual e hidraulicamente esteja disponíveis, por exemplo a máquina descritana patente sul africana n-2002/5183, tais máquinas em geral ainda exigemuma equipe para operá-las, o que tende a aumentar o custo de operar asmáquinas e pode diminuir sua produtividade. A presente invenção portantovisa fornecer um grau maior de automatização em uma máquina deste tipogeral.
Referindo-se agora às figuras 1 a 4, são mostrados os compo-nentes essenciais de uma máquina automática de fabricar blocos de acordocom a invenção. A máquina será tipicamente montada em uso em uma ar-mação móvel 8, como mostrado, ou um trailer, junto com um motor de com-bustão interna ou elétrico e bomba hidráulica associada, e os circuitos decontrole necessários (vide abaixo). Outras disposições de montagem e acio-namento são possíveis, é claro.
A máquina compreende uma armação de montagem horizontal10, formada de seções de aço soldadas juntas para definir uma estruturaretangular, que por sua vez é suportada pela armação 8. Suportada pelaarmação de montagem 10 está uma armação de reação ereta 12 formada apartir de placa de aço pesada. No topo da armação de reação é montado umprimeiro atuador hidráulico 14 que opera um êmbolo superior 16. Em um parde munhões para carga pesada 18 é montada uma câmara de compressãoou molde 20, que é formada a partir de uma placa de aço pesado, e que éformatada internamente para definir o perfil de um bloco a ser formado. Éfixado na extremidade inferior da câmara de compressão um segundo atua-dor hidráulico 22 que controla um êmbolo inferior 24 que está localizado nadireção da extremidade inferior da câmara de compressão.
A câmara de compressão pode pivotar nos munhões 18 em umarco entre as três posições, sendo uma posição de carregamento comomostrado na figura 1, uma posição de compactação como mostrado na figu-rai, e uma posição de ejèção de bloco como mostrado na figura 3, aciona-dos por primeiro e segundo atuadores de posicionamento 26 e 28 que sãoconectados costas com costas e que operam entre a armação de montageme um suporte 30 na câmara de compressão.
Os atuadores hidráulicos 26 e 28 são ambos os atuadores deatuação dupla que são operados para definir as três posições acima men-cionadas da câmara de compressão, em que cada um dos atuadores estáem uma ou na outra extremidade de seu percurso para obter a precisão e acapacidade de repetição de movimento.
Referindo-se à figura 1, com a câmara de compressão em suaposição de carregamento ou enchimento, a câmara de compressão 20 é ali-nhada com uma tremonha 32 que é fixada na armação de reação 12. A ex-tremidade superior da câmara de compressão é aberta e define uma entra-da/saída comum 34 que, na posição mostrada na figura 1, é alinhada comuma abertura de alimentação 36 definida na base da tremonha. Em uso,quando a câmara de compressão está na posição de carregamento, o mate-rial de formação de bloco, tipicamente uma mistura de solo/cimento, é ali-mentado por gravidade dentro da câmara de compressão até que a câmaraesteja cheia.
Referindo-se agora à figura 2, o primeiro atuador de posiçiona-mento 26 é operado de modo que se estende completamente, enquanto osegundo atuador de posição 28 permanece completamente retraído, moven-do assim a câmara de compressão da posição de carregamento mostradana figura 1 para a posição de compactação mostrada na figura 2. Uma pro-teção curvada 38 fixada na extremidade superior da câmara de compressãofecha a abertura de alimentação da tremonha quando a câmara de com-pressão se move para a posição de compactação. Ao mesmo tempo, umaescova 40 fixada na extremidade superior da câmara de compressão no ladooposto da proteção 38 limpa os detritos do cabeçote do êmbolo superior 16.
Com a câmara de compressão na posição de compactação, oatuador 14 é operado para comprimir o material de fabricação de blocos apartir do topo. Um guia é fornecido no lado da câmara de compressão paraassegurar que o êmbolo superior está alinhado com a câmara de compres-são nem torno da linha central da haste de atuador do primeiro atuador hi-dráulico 14. O atuador 14 é operado até que uma pressão de operação pre-determinada é atingida, a seguir o atuador 22 é operado para mover o êmbo-Io inferior para cima na câmara de compressão, também na mesma pressãode operação predeterminada. O êmbolo superior é então retraído de modoque seu cabeçote está novamente livre da extremidade superior da câmarade compressão.
Em uma modalidade preferida da máquina, a mesma pressão deoperação é usada em todo o sistema. A pressão pode ser ajustada atravésde uma válvula de alívio de pressão para fornecer uma pressão entre 0 e 15MPa. Por sua vez, isto resultará em uma força máxima entre OkN e 75 kNsendo exercida pelos atuadores 14 e 22.
Referindo-se agora à figura 3, o segundo atuador de posiciona-mento 28 é agora operado e estendido completamente, enquanto o primeiroatuador de posicionamento 26 permanece completamente estendido, paramover a câmara de compressão para a terceira posição de ejeção de blocomostrada na figura 3. O atuador 22 é agora operado para estender o êmboloinferior 24 adicionalmente para cima dentro da câmara de compressão paraejetar o bloco, que pode ser levantado para longe da extremidade superiorda câmara de compressão e colocado de lado. O êmbolo inferior para 15mm acima (além da extremidade de) da câmara para assegurar que o blocoestá completamente livre da câmara quando levantado, e também para per-mitir a limpeza do êmbolo. Os atuadores 22 e 28 são agora retraídos simul-taneamente. Nos fins dos percursos destes dois atuadores, a pressão nosistema hidráulico subirá, disparando a retração do atuador 26 e retornandoa câmara de compressão para a primeira posição de carregamento.
Montado na extremidade superior da câmara de compressão emum suporte 42 está um pino ou parafuso percussor ajustável 44 que é ajus-tado de modo que bate em uma placa percussora 46 soldada na extremida-de inferior da tremonha 32. O pino ou parafuso 44 é ajustado de modo quebate na placa 46 com um grau de força adequado quando a câmara decompressão se move dentro da posição de carregamento sob a tremonha,para assegurar que a mistura de solo/cimento na tremonha flui para dentroda câmara de compressão e não bate na tremonha.
O circuito hidráulico do aparelho é mostrado na figura 5, e com-preende uma bomba hidráulica 48 disposta para ser acionada pelo motor 50mostrado esquematicamente nas figuras 1 a 4. O fluido hidráulico é retiradode, e retornado para um reservatório 52. As válvulas eletricamente operadas60, 62, 64 e 66, com as bobinas de operação respectivas C1 e C7, C2 e C4,C3, eC5e C6, e um par de válvulas de segurança operadas por piloto 54 e56, controlam a operação dos atuadores 14, 22, 26 e 28. O circuito de con-trole elétrico associado é mostrado na figura 6. O circuito elétrico primeira-mente compreende vários relês R1 a R7 dispostos para operar as bobinasC1 a Cl. Os relês são controlados por comutadores de pressão PS1 a PS7.
O circuito é desenhado tal que a ejeção de bloco e o posiciona-mento da câmara de compressão para ejeção de bloco é energizado pelamesma válvula de controle direcional, para economizar tempo, portanto ouso de válvulas de segurança operadas por piloto.
A seqüência de operação é como se segue:assumir que a operação se inicia na posição de carregamentomostrada na figura 1.
Quando um botão de partida normalmente aberto 58 é pressio-nado, o relê R1 fecha e energiza a bobina C1 da válvula 60, para abrir a vál-vula 60 e estender o atuador 26. Quando o atuador 26 atinge o fim de seupercurso, a pressão em seu circuito sobre e o comutador de pressão PS1corta a energia para o relê R1 e energiza o relê R2. A bobina C2 da válvula62 é energizada para abrir a válvula 62 e estender o atuador 14.
Quando o atuador 14 vê resistência, a pressão em seu circuitosobe e o comutador de pressão PS2 corta a energia para o relê R2 e energi-za o relê R3. Conseqüentemente, a bobina C3 da válvula 64 é energizadapara abrir a válvula 64 e estender o atuador 22.
Quando o atuador 22 vê resistência, a pressão sobe e o comu-tador de pressão PS3 corta a energia para o relê R3 e energiza o relê R4, esubseqüentemente a bobina C4 da válvula 62 para abrir a válvula 62 e retrairo atuador 14.
Quando o atuador 14 atinge o fim de seu percurso, a pressãosobe e o comutador de pressão PS4 corta a energia para o relê R4 e energi-* za o relê R5, e conseqüentemente a bobina C5, para abrir a válvula 66 eestender os atuadores 22 e 28.
Quando ambos os atuadores 22 e 28 atingiram o fim de seuspercursos, a pressão sobe e o comutador de pressão PS5 corta a energiapara o relê R5 e energiza o relê R6, e conseqüentemente a bobina C6, paraabrir a válvula 66 e retrair os atuadores 22 e 28.
Quando os atuadores 22 e 28 atingiram o fim de seus percursos,a pressão sobe e o comutador de pressão PS6 corta a energia para o relêR6 e energiza o relê R7, e conseqüentemente a bobina C7, para abrir a vál-vula 60 e retrair o atuador 26.
Quando o atuador 26 atinge o fim de seu percurso, a pressãosobe e o comutador de pressão PS7 corta a energia para o relê R7 e energi-za o relê R1, e a seqüência se inicia novamente.
Quando um botão de parada 68 é pressionado, a seqüência con-tinuará até que a posição de carregamento seja atingida.
Os circuitos hidráulico e elétrico descritos acima são modalida- des meramente exemplares de circuitos de controle adequados, e aquelesversados na técnica apreciarão que outras modalidades podem ser utiliza-das para obter a mesma funcionalidade.
Com as máquinas da técnica anterior, a compactação de umbloco na câmara de compressão é em geral desigual entre o topo e o fundo do bloco, o que resulta em um bloco sendo formado com uma extremidademais fraca que a outra. Isto é devido ao fato de que, se a compactação éaplicada a partir de uma extremidade somente, ou de modo desigual, o a -cúmulo de fricção dentro da câmara de compressão reduz a força de com-pactação na extremidade oposta do bloco. O aparelho descrito oferece com- pactação de topo e de fundo iguais de blocos de construção, o que é crucialpara assegurar densidade uniforme entre o topo e o fundo do bloco. Apli-cando força de compactação igual no topo e no fundo do bloco, uma densi-dade de bloco mais uniforme é obtida, e resistência e durabilidade maiorespodem ser obtidas com um conteúdo de cimento menor. Qualidades de solo mais pobres podem também ser acomodadas mais facilmente que com asmáquinas da técnica anterior.
Claims (10)
1. Aparelho de formação de blocos compreendendo:uma câmara de compressão tendo extremidades opostas supe-rior e inferior;uma entrada e saída comuns na extremidade superior da câma-ra de compressão, por meio da qual a câmara de compressão pode ser car-regada com o material de formação de blocos, e por meio da qual um blocoformado pode ser ejetado da câmara de compressão;uma armação disposta para suportar a câmara de compressão;um embolo inferior móvel entre uma posição estendida em quese estende dentro da câmara de compressão para a extremidade superiorda mesma, para comprimir o material de formação de bloco a partir do fundoe uma posição retraída para a extremidade inferior da mesma; eum êmbolo superior móvel entre uma posição retraída, e umaposição fechada em que se estende dentro da câmara de compressão paracomprimir o material de formação de bloco a partir do topo,em que a câmara de compressão é móvel na armação entreuma primeira posição de carga, em que a câmara de compressão pode sercarregada com o material de formação de bloco por meio das entrada e saí-da comuns; uma segunda posição de compactação em que os êmbolos su-perior e inferior podem se estender dentro da câmara de compressão; e umaterceira posição de ejeção em que o êmbolo inferior pode ejetar o bloco for-mado por meio das entrada e saída comuns.
2. Aparelho de formação de bloco de acordo com a reivindicação-1, em que os êmbolos superior e inferior são de preferência controlados poratuadores hidráulicos respectivos dispostos para exercer forças substanci-almente iguais nos êmbolos, de modo que o material de formação de blocona câmara de compressão é submetido a compactação substancialmenteigual em ambas as extremidades da mesma.
3. Aparelho de formação de bloco de acordo com a reivindicação-1 ou reivindicação 2, em que a câmara de compressão é montada pivotan-temente na armação de modo que pode ser pivotada seqüencialmente atra-vés das posições de carregamento, compactação e ejeção.
4. Aparelho de formação de bloco de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 3, em que o segundo êmbolo é montado na câmarade compressão para movimento com a câmara de compressão.
5. Aparelho de formação de bloco de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 4, em que o êmbolo superior é de preferência monta-do na armação, de modo que quando está em sua posição retraída está livreda extremidade superior da câmara de compressão.
6. Aparelho de formação de bloco de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 5, em que uma tremonha é montada na armação etem uma abertura de alimentação que é alinhada com a entrada e saída co-mum da câmara de compressão quando a câmara de compressão está naprimeira posição de carregamento da mesma.
7. Aparelho de formação de bloco de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 6, que inclui um atuador operável entre a armação e acâmara de compressão para mover a câmara de compressão entre as posi-ções de carregamento, compactação e ejeção.
8. Aparelho de formação de bloco de acordo com a reivindicação-7, em que o atuador compreende um par de atuadores hidráulicos montadoscostas com costas.
9. Aparelho de formação de bloco de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 8, que inclui um sistema de operação hidráulico tendoum reservatório para fluido hidráulico, uma bomba para pressurizar o fluidohidráulico, e uma pluralidade de válvulas dispostas para controlar a opera-ção de atuadores hidráulicos respectivos para operar os êmbolos superior einferior e mover a câmara de compressão entre as posições respectivas damesma em uma seqüência automática ou semi-automática.
10. Aparelho de formação de bloco de acordo com a reivindica-ção 9, em que pelo menos algumas das válvulas são válvulas eletricamentecontroláveis, o aparelho incluindo um circuito de controle elétrico e uma plu-ralidade de sensores de pressão, dispostos para detectar as mudanças napressão no sistema de operação hidráulico devido a atuadores respectivoscompletando seus percursos de operação, o circuito de controle elétrico atu-ando válvulas respectivas em uma seqüência predeterminada em resposta asinais dos sensores de pressão.
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