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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE TENSIONING AND SYNCHRONIZING THE MOVEMENTS OF A DIAMOND WIRE MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/235949
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention concerns a system and method for controlling the tensioning and synchronizing the movements of a diamond wire machine, allowing the correct operation of the diamond wire machine.

Inventors:
FRAZÃO ELISEU (PT)
Application Number:
PCT/PT2019/050015
Publication Date:
December 12, 2019
Filing Date:
June 06, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FRAVIZEL EQUIPAMENTOS METALOMECANICOS LDA (PT)
International Classes:
B23D57/00; B23D59/00; B28D1/08; B28D7/00; G05B15/02
Domestic Patent References:
WO2015199565A12015-12-30
Foreign References:
US4038962A1977-08-02
JPH05332035A1993-12-14
AT513118A12014-01-15
Attorney, Agent or Firm:
MARTINHO DA ROSA, Márcia Isabel (PT)
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Claims:
- um valor de referência do tensionamento (21) iii) etapa de introdução/ imputs das instruções do operador (23) :

- ordem de descida/ subida (17) dos 2 braços de movimentos verticais (3) e/ ou dos 2 braços movimento horizontal (5);

- modo automático (18);

- modo corte final (19); e

- modo manual de posicionamento (20)

iv) etapa de emissão dos sinal de comando da velocidade de descida dos 2 braços de movimentos horizontais (5) e sinal de comando do tensionamento hidráulico (14) do fio diamantado (24) através do controlador de corte (12) e de acordo com as informações da introduzidas na iii) etapa de introdução das instruções do operador, da etapa anterior; e

vi) etapa de leitura da corrente eléctrica através do sensor de corrente eléctrica (22) e fornecimento dos valores obtidos para introdução do valor de referência do consumo do motor de tração elétrico (6) lido (16), valores de referência da etapa ii) .

A presente invenção deve apenas ser limitada pelo espirito das reivindicações que se seguem.

RE IVINDICAÇÕES

1. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado (25) para corte de blocos de rochas ornamentais, que inclui uma coluna central de tensionamento (1), um suporte da coluna central (2), 2 braços de movimento vertical (4), 2 braços de movimento horizontal (5) e um fio diamantado (24) continuo que é guiado e tensionado respetivamente pela coluna central de tensionamento (1) e pelo respetivo suporte da coluna central (2), pelos 2 braços de movimentos horizontais (4) e pelos 2 braços de movimentos horizontais (5), caracterizado por compreender um controlador de corte (12) que comanda e controla uma máquina de fio diamantado (25)

e por

o controlador de corte (12) comandar e controlar respetivamente :

- os 2 braços de movimentos verticais (4), que guiam o fio diamantado (24) verticalmente;

- a coluna central de tensionamento (1) do fio diamantado (24) e o respetivo suporte da coluna central (2), que guia e tensiona o fio diamantado (24);

- os 2 braços de movimentos horizontais (5), que guiam o fio diamantado (24); e

- um sensor de corrente eléctrica (22);

- os consumos em amperes (16) do motor de tração (6) da máquina de fio diamantado (25) ;

- o tensionamento hidráulico (14) do fio diamantado (24) ;e

- a velocidade linear do fio diamantado (24) .

2. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por no comando e controlo da máquina de fio diamantado (25) através do controlador de corte (12) serem introduzidos os seguintes dados de entrada:

- um valor de referência de consumo em Amperes do motor de tração ( 6 ) ;

um valor de referência do consumo do motor do elétrico pretendido (15);

- um valor de referência do consumo do motor elétrico lido (16);

- um valor de referência do tensionamento (21);

- uma ordem de descida/ subida (17), comandada pelo operador (23) ;

um modo automático (18), comandado pelo operador (23), em que o respetivo controlador de corte (12) de forma automática, controla os parâmetros da máquina de fio diamantado (25) conforme os valores de referência (15), (16) e (21);

- um modo de corte final (19), comandado pelo operador (23), em que o controlador de corte (12) de forma automática, controla a velocidade de avanço dos 2 braços de movimentos verticais (4) e dos 2 braços de movimentos horizontais (5), aumentando/ diminuindo para esse efeito o tensionamento do fio diamantado (24); e

- um modo manual de posicionamento (20) da máquina de fio diamantado (25) no bloco de rocha a cortar pela máquina de fio diamantado (25) , comandada pelo operador (23) .

3. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por os 2 braços de movimentos verticais (4) serem comandados através :

- de um sinal de comando da velocidade de descida e subida dos braços verticais (4)

emitido pelo controlador de corte (12) .

4. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por a coluna central de tensionamento (1) e o respetivo suporte da coluna central (2) serem comandados através:

- de um sinal de comando do tensionamento hidráulico

(14) do fio diamantado (24); e

- de um valor de referência do tensionamento (21) emitido pelo controlador de corte (12) .

5. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o sinal de comando da velocidade (13) de descida dos 2 braços de movimentos horizontais (5) ser comandado eletronicamente pelo controlador de corte (12) .

6. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o sinal de comando do tensionamento hidráulico do fio diamantado (14) ser comandado eletronicamente pelo controlador de corte ( 12 ) .

7. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por ser previamente definido um valor de referência do tensionamento (21) do fio diamantado (25) .

8. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o valor de referência do consumo do motor elétrico pretendido (15) ser introduzido pelo operador (23) .

9. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por o valor de referência do consumo do motor elétrico lido (16) ser um valor medido por um sensor de corrente eléctrica (22) .

10. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por os comandos :

- de descida/ subida (17);

- modo automático (18);

- modo de corte final (19) ; e

- modo manual de posicionamento (20)

serem inseridos pelo operador (23) .

11. Sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por

- comparar o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) com o valor de referência pretendido (15) ;

- não dar sinal (13) se o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) for igual ao valor de referência pretendido (15)

- dar sinal (13) se o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) for diferente ao valor de referência pretendido (15)

- atuar de forma proporcional de acordo com a diferença entre o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) e do valor de referência pretendido (15) ;

- atuar tendo em conta a tendência da diferença num determinado espaço temporal; e atuar de acordo a previsão futura da evolução do sinal proveniente do controlo antecipatório para estabilizar o sinal de saida ao longo do tempo.

12. Método de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

i) etapa de posicionamento da máquina de fio diamantado (25) através do controlo do operador (23);

ii) etapa de introdução pelo operador (23) de:

- um valor de referência de consumo em Amperes do motor de tração (6);

um valor de referência do consumo do motor elétrico pretendido (15);

- um valor de referência do tensionamento (21) iii) etapa de introdução das instruções do operador (23) :

- ordem de descida/ subida (17) dos 2 braços de movimentos verticais (3) e/ ou dos 2 braços de movimento horizontal (5);

- modo automático (18);

- modo corte final (19); e

- modo manual de posicionamento (20)

iv) etapa de emissão dos sinal de comando da velocidade de descida dos 2 braços de movimentos horizontais (5) e sinal de comando do tensionamento hidráulico (14) do fio diamantado (24) através do controlador de corte (12) e de acordo com as informações introduzidas na iii) etapa de introdução das instruções do operador, da etapa anterior; e

vi) etapa de leitura da corrente eléctrica através do sensor de corrente eléctrica (22) e fornecimento dos valores obtidos para introdução do valor de referência do consumo do motor elétrico lido (16), valores de referencia da etapa ii) .

Description:
DESCRIÇÃO

"SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLO DE TENSIONAMENTO E SINCRONIZAÇÃO DE MOVIMENTOS DE MÁQUINA DE FIO DIAMANTADO"

Breve introdução à invenção

A crescente necessidade de aumento de produtividade na exploração de pedreiras de rocha ornamental nos últimos anos tem vindo a criar a necessidade de desenvolvimento de novas abordagens na forma de processar as cada vez maiores massas de rocha.

A criação de novas abordagens de controlo é essencial para que se possa operacionalizar essas máquinas.

Estado da técnica da invenção

Na pesquisa ao estado da técnica da invenção, a qual foi realizada com o objetivo de aferir se a presente agora descrita e reivindicada invenção já teria sido pensada ou executada por outros inventores, foram identificados os seguintes documentos de patente, dos quais destacamos a sua distinção com a presente invenção:

• Patente AT513118 Markus Hatzer

A patente AT513118 descreve uma máquina de corte por fio diamantado que é accionada por meio de um motor, como é o caso entre outros de motor elétrico, e que inclui braços extensíveis verticais e horizontais para se adaptarem à forma da massa de rocha. Os braços extensíveis verticais e horizontais servem para adaptar a largura e altura de corte conforme a massa de rocha.

Nesses braços extensíveis existem rodas de guiamento do fio diamantado sendo este último colocado em movimento por meio de roda de tração acoplada a motor elétrico cortando assim a massa de rocha. Para o sistema ser eficaz é necessário sincronizar os movimentos dos braços verticais, horizontais e motor de tração para manter o perímetro do fio diamantado constante bem como o seu tensionamento .

A invenção agora descrita e reivindicada compreende um sistema de controlo que permite o correto funcionamento da máquina de fio diamantado.

Este sistema e método de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado reivindicado na presente invenção compreende um controlador de corte que comanda e controla todos os componentes que constituem a máquina de fio diamantado.

O anteriormente referido controlador de corte não é conhecido no estado da técnica.

Aplicação industrial

A presente invenção vai permitir o comando e controlo da máquina de fio diamantado de forma eficaz devido ao controlo do tensionamento do fio diamantado e a respetiva sincronização dos movimentos dos braços verticais, horizontais e central.

Breve Descrição dos Desenhos

A descrição que se apresenta a seguir é feita com referência aos desenhos em anexo que são apresentados apenas a titulo de referência, sem qualquer carácter limitativo :

Figura 1 - máquina de fio diamantado (25) ;

Figura 2 - diagrama de blocos do funcionamento do controlador de corte (12);

Figura 3 - diagrama de blocos do método de funcionamento do controlador de corte (12) (a terminar) ; e

Figura 4 - etapas do método de funcionamento do controlador de corte (12) .

Legenda dos números de referência

- coluna central de tensionamento (1);

- suporte da coluna central (2);

- 2 braços de movimentos verticais (4);

- 2 braços de movimentos horizontais (5);

- valor de referência de consumo em Amperes do motor de tração ( 6 ) ;

- um controlador de corte (12);

- sinal de comando da velocidade de descida dos braços (13) ;

- sinal de comando do tensionamento hidráulico (14) do fio diamantado;

- valor de referência do consumo do motor do elétrico pretendido (15);

- valor de referência do consumo do motor elétrico lido (16) ;

- uma ordem de descida/ subida (17) do operador;

- modo automático (18);

- corte final (19);

- modo manual posicionamento (20);

- valor de referência do tensionamento (21);

- sensor de corrente eléctrica (22);

- operador (23) ;

- fio diamantado (24); e

- máquina de fio diamantado (25) . Sumário da invenção

0 tensionamento do fio diamantado (24) é mantido através de um sistema hidráulico que movimenta uma coluna central de tensionamento (1) e o respetivo suporte da coluna central (2) da máquina de fio diamantado.

0 tensionamento do fio diamantado (24) é pré- definido (21) de acordo com a dureza do tipo de rochas a serrar e também de acordo com a posição do fio diamantado (24) face à altura do bloco a serrar.

De acordo com a altura do bloco a serrar, o fio diamantado (24) vai ficar menos tenso à medida que termina o corte do bloco a serrar.

Deste modo a tensão do fio diamantado (24) vai sofrer constantes valores desde o topo até ao final do bloco a serrar.

Com esse valor pré-definido de tensionamento do cabo diamantado (24), a máquina de fio diamantado pode esticar e encolher os 2 braços de movimentos verticais (4) e os 2 braços de movimentos horizontais (5), mantendo desta forma que a dimensão do comprimento do perímetro total do fio diamantado (24) seja inalterável, função essa que só ocorre devido ao respetivo ajustamento, na coluna central de tensionamento (1) e consequentemente no suporte da coluna central (2) .

0 modo de controlo do tensionamento do cabo diamantado (24) é realizado através da coluna central de tensionamento (1) e do respetivo suporte da coluna central (2) de acordo com movimento descendente i.e. do topo do bloco a serrar até à base do mesmo. À medida que os 2 braços de movimentos verticais (4) vão cortando por meio do fio diamantado (24) a massa de rocha em movimento descendente, a coluna central de tensionamento (1) e o respetivo suporte da coluna central (2) compensam o deslocamento dos 2 braços de movimentos verticais (4) ou dos 2 braços de movimentos horizontais (5) para manter o tensionamento do fio diamantado (24) constante com base no valor de referência de consumo em Amperes (16) do motor de tração (6) da máquina de fio diamantado .

Descrição detalhada da invenção

0 sistema de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos da máquina de fio diamantado para corte de blocos de rochas ornamentais, conforme representado na figura 1, compreende um controlador de corte (12) que comanda e controla todos os componentes da máquina de fio diamantado (25), concretamente:

- uma coluna central de tensionamento (1);

- um suporte da coluna central (2);

- 2 braços de movimentos verticais (4);

- 2 braços de movimentos horizontais (5); e

- um fio diamantado (24) continuo.

0 efeito técnico surpreendente é o facto de se conseguir com base no parâmetro de corte (consumo do motor de tração (6)) um nivel de tensionamento e velocidade linear do cabo diamantado, controlando simultaneamente o movimento vertical dos braços (3) por meio de redutor (4) o motor tração (6) e o sistema de tensionamento (1) .

0 controlador de corte (12) descrito e reivindicado na presente invenção apresenta como uma das suas principais funções a conseguir, de acordo com um determinado parâmetro de corte (consumo em amperes (16) do motor de tração (6) ) de um bloco de pedra, o controlo do nível de tensionamento e velocidade linear do fio diamantado (24), por meios do controlo e comando em simultâneo dos seguintes componentes:

- dos 2 braços de movimentos verticais (4);

- do redutor de acionamento do braços verticais ( 4 ) ;

- do motor de tração (6) ; e

- da coluna central de tensionamento (1) .

0 fio diamantado (24) contínuo é guiado e tensionado respetivamente pela coluna central de tensionamento (1) e pelo respetivo suporte da coluna central (2), pelos 2 braços de movimentos horizontais (4) e pelos 2 braços de movimentos horizontais (5) .

O controlador de corte (12) comanda e controla respetivamente :

- os 2 braços de movimentos verticais (4), que guiam o fio diamantado (24);

a coluna central de tensionamento (1) do fio diamantado e o respetivo suporte da coluna central (2), que guia e tenciona o fio diamantado (24);

- os 2 braços de movimentos horizontais (5), que guiam fio diamantado (24); e

- um sensor de corrente eléctrica (22);

- os consumos em amperes (16) do motor tração (6) da máquina de fio diamantado (25) ;

- o tensionamento (21) do fio diamantado (24); e

- a velocidade linear de corte do fio diamantado (24) .

No comando e controlo da máquina de fio diamantado (25), conforme representado nas figuras 2, 3 e

4, através do controlador de corte (12) serem introduzidos os seguintes dados de entrada/ inputs:

- um valor de referência de consumo em Amperes (16) do motor de tração (6); - um valor de referência do consumo do motor de tração pretendido (15);

- um valor de referência do consumo do motor de tração lido (16);

- um valor de referência do tensionamento (21);

- uma ordem de descida/ subida (17), comandada pelo operador (23) ;

um modo automático (18), comandado pelo operador (23), em que o respetivo controlador de corte (12) de forma automática, controla os parâmetros da máquina de fio diamantado (25) conforme os valores de referência (15), (16) e (21);

- um modo de corte final (19), comandado pelo operador (23), em que controlador de corte (12) de forma automática, controla a velocidade de avanço dos 2 braços de movimentos verticais (4) e dos 2 braços de movimentos horizontais (5), aumentando para esse efeito o tensionamento do fio diamantado (24); e

- um modo manual de posicionamento (20) da máquina de fio diamantado (25) no bloco de rocha a cortar pela máquina de fio diamantado (25) , comandada pelo operador (23) .

No modo manual de posicionamento (20) o operador (23) tem controlo dos braços verticais (4) e horizontais (5) para posicionar o fio diamantado (24) no ponto de corte a iniciar. O controlar compensa no braço de tensionamento (1) para manter-se o perímetro do fio diamantado (24) .

No modo automático (18), o operador (23) ao inserir os parâmetros de funcionamento (15), (16) e (21), a máquina (25) irá funcionar em modo automático de corte.

No modo corte final (19) a máquina (25) reduz a velocidade linear do fio diamantado (24) e o avanço dos braços verticais (4) para que corte na parte final da massa de rocha tenha mais qualidade.

Os 2 braços de movimentos verticais (4) serem comandados através de um sinal de comando da velocidade de descida e subida (13) dos braços verticais (4) emitido pelo controlador de corte (12) .

A coluna central de tensionamento (1) e o respetivo suporte da coluna central (2) serem respetivamente comandados através:

- de um sinal de comando do tensionamento hidráulico (14) do fio diamantado (24); e

- de um valor de referência do tensionamento (21) emitido pelo controlador de corte (12) .

O sinal de comando do tensionamento hidráulico do fio diamantado (14) ser comandado electronicamente pelo controlador corte (12) .

O fabricante da máquina de fio diamantado (25) definir previamente um valor de referência do tensionamento (21) .

O valor de referência do consumo do motor do elétrico pretendido (15) ser introduzido pelo operador (23) .

O valor de referência do consumo do motor elétrico lido (16) ser um valor medido por um sensor de corrente eléctrica (22) .

Os comandos ou sinais de ordem de:

- ordem descida/subida (17) dos braços verticais (4);

- modo automático (18);

- modo de corte final (19) ; e - modo manual de posicionamento (20)

serem inseridos pelo operador (23) .

0 sistema de controlo de tensionamento e sincronização (12) de movimentos da máquina de fio diamantado (25) :

- comparar o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) com o valor de referência pretendido (15) ;

não dar sinal (13) se o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) for igual ao valor de referência pretendido (15);

- dar sinal (13) se o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) for diferente ao valor de referência pretendido (15);

- atuar de forma proporcional de acordo com a diferença entre o valor de referência de consumo do motor elétrico lido (16) e do valor de referência pretendido (15) ;

- atuar tendo em conta a tendência da diferença num determinado espaço temporal; e

atuar de acordo a previsão futura da evolução do sinal proveniente do controlo antecipatório para estabilizar o sinal de salda ao longo do tempo.

O método de controlo de tensionamento e sincronização de movimentos de máquina de fio diamantado através do controlar controlador de corte (12), compreende as seguintes etapas:

i) etapa posicionamento da máquina de fio diamantado (25) através do controlo do operador (23);

ii) etapa de introdução/ ímputs pelo operador (23) de:

- um valor de referência de consumo em Amperes do motor de tração (6);

- um valor de referência do consumo do motor do elétrico pretendido (15) ;e