"BOBINADORA PARA ARAMES METÁLICOS PERFILADOS OU ESTIRADOS E/OU TIRANTES, E MAQUINÁRIO PARA A SUA FORMAÇÃO E ENROLAMENTO"
A presente invenção refere-se a uma bobinadora para arames metálicos perfilados ou estirados e/ou tirantes, de acordo com as características da reivindicação principal. A linha de produção e/ou a instalação do enrolamento do material contendo a referida bobinadora também fazem parte desta invenção. Arames e/o tirantes são entendidos ambos em um senso estrito, bem como no sentido de tirantes, notadamente material com grande diâmetro e/ou perfis e/ou seções com uma variada forma e modelagem que enrolam as bobinas por meio de um carretei ou mandril rotativo saliente, referidas bobinas sendo removidas e transferidas para uma máquina aglutinadora. Os referidos arames e/ou tirantes e/ou perfis e/ou seções poderão ser produzidos de forma contínua ou não contínua e, várias velocidades de rotação e instalações de enrolamentos, mas preferivelmente através não exclusivamente de instalações de rotação de calor contínuo. A definição do material ou material a ser enrolado nesta descrição será qualquer tipo de material alongado como acima mencionado. No presente estado da técnica, diferentes tipos de bobinadoras de arames são conhecidas, particularmente aqueles originárias de instalações de produções contínuas de ambos arames perfilados e estirados ou tirantes. Em particular, altas velocidades de trabalho são requeridas no campo rotacional e assim sendo o arame ou o tirante é secionado em determinados comprimentos correspondentes à uma bobina e então é redirecionado à uma unidade bobinadora ou à uma outra, de modo que quando a bobinadora enrole o arame para formar uma bobina, as outras descargas da bobina já tenham sido completadas. Um dos principais problemas das altas velocidades na introdução do arame na bobinadora (também conhecida, como máquina de enrolamento ou rebobinadora mandril), que devem ocorrer enquanto o arame avança sem controle sobre a paralisação do referido arame. Atualmente, existe diferentes sistema para a introdução e extração da extremidade do material a ser enrolado no sentido de enrolar o mandril da bobinadora com uma suave tensão de modo que uma compacta e bem formada bobina seja produzida, graças à leve tensão do material durante o enrolamento. A introdução e travamento do arame ocorreM por meio de umcanal guia capaz de formar ao menos a primeira volta da bobina ou uma série de primeiras voltas. A Patente Norte-Americana No. US3592399 (13 de julho de 1971), a Patente Francesa No. FR2057722, a Patente Britânica No. GB 1277515 e a Patente Alemã No. DE 2027516 (MORGAN) , descrevem uma máquina de enrolamento de arame na qual a bobinadora tem um canal de entrada e forma a primeira volta (ver a descrição em particular das Figuras 3, 4, 5, 6, 7) pelo uso de um semi-guia com um arco de 180° de círculo que permite o arame ou vergalhão que tenha sido introduzido seguir a forma do mandril se enrolar firmemente e rapidamente em volta do mandril. A Patente Norte-Americana No. US 3945585 de 23 de março de 1979 (DEMAG) prove um canal para o travamento e formação da primeira volta da bobina em volta do mandril por meio de um elemento tipo campânula que avança e retrai (10, 6, 11) precisamente formando um entrância e o canal de travamento durante o enrolamento das primeiras voltas. A Patente Norte-Americana No.US 4664329 (Pali-Essex de 12 de maio de1987) prove um arame guia e um sistema de travamento para a formação da bobina por meio de uma tira ou faixa que enrola a bobina e simultaneamente lhe conduz fazendo o mandril de enrolamento rodar e desta forma o arame é continuamente forçado a se enrolar compactamente. A Patente Alemã No. 821666 (Siemens de 08 de julho de 1940) descreve diferentes sistemas decanais guia e travamento do arame/vergalhão, para a formação da bobina em volta do mandril/carretel bobinador). Em particular, ver a descrição e Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7 que mostram diferentes soluções para o direcionamento, encaixe e alcance da extremidade do arame 3. As Patentes Européias EP 1126934 e EP 1126935 (Danieli) também descrevem sistemas de direcionamento do arame para o início da formação da bobina similar à Morgan. Os Pedidos de Patente Italianos Nos. UD 2004A000006, UD 2004A000007 (Danieli) referem-se às mesmas soluções das duas soluções anteriores, onde a fixação do canal do referido arame/vergalhão é provida de maneira a utilizar pinças operadas dinamicamente para travar a extremidade do material para a formação das primeiras voltas. Em ambas as soluções de DEMAG e DANIELI, um sistema de travamento dinâmico com uma função torquês do arame que então solto (retirado no sistema DEMAG) para permitir a extração da bobina do mandril de enrolamento na extremidade no final no enrolamento. Em uma conhecidasolução DANIELI, o sistema de travamento das primeiras voltas do arame é executado como na Patente Norte-Americana No. US3945585 (DEMAG), mas com o movimento da inteira flange base que se move ao longo do mandril fazendo o canal de entrada do arame mais profundo no sentido de permitir o encaixe de várias voltas, para que elas seja retiradas cobrindo somente uma parte da primeira volta quando o retorno do enrolamento que forma a segunda camada é efetuado. A solução é estruturalmente muito complexa e também muito onerosa em termos do movimento dos mecanismos requeridos para uma grande massa como a flange base. Também, a Patente Norte-Americana US-A-3472461 (PER SVEN ENGELBREKT FREDRIKSOON) revela uma solução similar. Em outras soluções, uma provisão é feita pelo simples seguimento do arame de modo que ele se enrole determinando o travamento. Uma característica repetida nas existentes soluções é o direcionamento de entrada para deslizar o arame que ocorre como mencionado por meio da forma de um arco semicircular que, devido à fricção, força a cabeça do arame à frente para curvar e se enrolar em volta do mandril. O sistema de direcionamento tendo um canal arqueado fixado sem elementos rotativos, apresenta o inconveniente da produção de considerável fricção e uma vez que o arame ainda não está aquecido, como ele origina da rotação ao calor, ele é notavelmente muito flexível e assim sendo poderá se tornar ríspido e causar embaraços, forçando a interrupção da instalação do enrolamento e como conseqüência a inteira linha de produção. Além disso, o uso desse canal guia, ou cana de direcionamento, que no Morgan tem uma forma semicircular de 180° e em Danieli cobre a volta total de 360° do mandril por meio de dois semicírculos opostos, criando significantes problemas em termos de acumulação da temperatura para esses guias, o que impede a eliminação do calor e desgaste uma vez que o material deve deslizar contra esses guias. O inconveniente reside no fato de que falta garantia na segurança do encaixe ou no travamento do material a ser enrolado que poderá levar ao não encaixe do arame introduzido e assim apresentar embaraços e necessitar interromper a produção com sérias conseqüências derivadas do mesmo. De fato, deverá ser notado que o mandril da bobinadora deverá girar em um velocidade periférica suavemente superior àquela do avanço do material de modo que o posterior será colocado em suave tensão no sentido de favorecer ocorreto e compacto enrolamento. Entretanto, isto freqüentemente causa o desencaixe do material imediatamente introduzido e assim sendo bloqueando a produção. O principal objetivo da invenção é suprir com muito mais eficácia e conveniência o sistema para direcionar e encaixar automaticamente o material a ser enrolado sem sistemas de pinçamento dinâmico e para limitar ao mínimo o dano do arame quando introduzido. O problema será resolvido com as características da reivindicação principal. As demais reivindicações representam preferidas incorporações da presente invenção. Dessa forma, pelo iso de um guia calculador de pressão com cilindros, a fricção é significantemente reduzidano sentido de possibilitar rapidamente eliminar o calor será possível pressionar com muito mais eficiência a extremidade do arama a ser introduzido no sistema de retenção da primeira volta ou parte dela, a assim evitar o desgaste do próprio arame. Além disso, face ao uso da borda dentada colocada na base da flange do enrolamento do mandril, levemente distanciado propriamente do mandril de acordo com o diâmetro da seção do material a ser enrolado, que atua em cooperação com o calculador guia com cilindros em forma de mandibula que impulsiona a entrada do material entre os dentes, e o mandril de travamento do referido matéria como a ação precisa de uma mandibula, sendo possível obter-se um perfeito, seguro e imediato encaixe do material sem qualquer danos ou perda e assim tendo uma perfeita e rápida formação da bobina sem obstáculos.
De fato, a pinça ou garra mandibula é substancialmente formada:
- pela inferior borda dentada com o mandril, com preferido posicionamentocalculado dos reforços helicoidal na lateral do mandril;
- pela semi-borda dos cilindros superiores que são estáticos, ou seja, que não giram com relação ao mandril, mas rotativamente sendo ociosamente livres e assim operam da mesma maneira como nos dentes superiores da garra mandibula mas são estacionarios e giram e dessa forma obrigando o avanço do material para inseri-lo forçosamente entre a mais inferior borda dentada e a externa superfície do material.
O Conceito do sistema de encaixe com a garra ou pinça mandibula tendo dentes para o travamento e a primeira formação da parte afilada, é assim particularmente efetivo e preciso para o uso de:- dentes e não em um canal como nas soluções anteriores, mas em uma única lateral (inferior) e
- cilindros de pressão ociosos na outra (lateral superior oposta);
- na presença de reforços ou nervuras helicoidais ou da dentição oposta dos dentes também na superfície do mandril.
A invenção ainda prove o uso de dentes permutáveis permitindo a bobinadora a ser facilmente adaptada à diferentes tipos de arames, tirantes ou barras, ou seções de também diferentes perfis, como contrariamente possa ser necessário para alterar o mecanismo de enrolamento uma vez que o mesmo canal não será apropriado para se adaptar a nenhum perfil do material a ser enrolado.
Considerando como um exemplo, seções planas laminadas compressas ou mesmo lisas ou barras com nervuras com variados diâmetros, etc, originando uma grande variedade do material a ser enrolado, como por exemplo, um maquinário de enrolamento ou de várias linhas de enrolamento separadas imediatamente se tornam evidentes. Assim sendo, é altamente útil ter uma bobinadora capaz de executar o enrolamento de diferentes formas de material, sendo ainda associada com a intermediação de meios de transferência, geralmente à uma máquina aglutinadora a jusante para a ligação da bobinaquando completada. A invenção será agora melhor compreendida com a descrição dos desenhos anexados, apresentados de forma alternativa e não limitativa, nos quais:
- A Figura 1 é uma vista esquemática elevada da lateral de uma unidade de enrolamento compreendendo a bobinadora com um mandril de enrolamento de acordo com a presente invenção. Nessa posição o mandril de enrolamento apresente a flange superior externa em setores (254) em uma posição inferiorizada, particularmente horizontal (como pétalas de uma flor aberta) principalmente na posição de enrolamento para formar a bobina do material
- A Figura 2 representa um a vista esquemática de cima da unidade de enrolamento da Figura 1 ;
- A Figura 3 representa uma vista ampliada (em seção axial vertical passando através do eixo do mandril de enrolamento) do encaixe e do sistema de travamento da extremidade do material e da formação das voltas seguintes;- A Figura 4 representa a vista ampliada da Figura 3 de cima do mandril de enrolamento com sua respectiva borda dentada para o travamento do material de acordo com a invenção;
- A Figura 5 representa e mesma vista da Figura 4 em associação com a Figura 6 que representa em uma vista ampliada a forma e combinação dos dentes e como o arame ou barra ou tirante (material a ser enrolado) poderá ser firmemente fixado entre os dentes e o corpo do mandril, nesse caso específico o material a ser enrolado (T1) tomando a forma de uma barra com reforços ou nervuras, o material predominantemente usado em estruturas de concreto reforçado em construções. Nesse caso, será claro notar que as nervuras da barra (T1) são inseridas facilmente entre os dentes (252) e assim bloqueando a barra de maneira completamente segura, entretanto este também será o caso, sem as referidas nervuras;
- A Figura 6 representa uma vista esquemática das nervuras da pinça helicoidal (2531) na superfície do mandril oposta aos dentes (252) que decisivamente aperfeiçoa a pinça ou garra e previne que o arame escape devido à tração interna das ranhuras helicoidais.
- A Figura 7 representa em uma mais ampliada vista, a parte esquerda da Figura 3 para mostrar em grande detalhes o sistema de prensagem com cilindros (2341)que progressivamente impulsiona e mantém a barra entre os referidos dentes de travamento (252) e o mandril (253);
- A Figura 8 similarmente representa uma vista mais ampliada da lateral direita da Figura 3 para mostrar, não somente o recesso em forma arqueada (2520) dos dentes (252) na direção do mandril, mas também sua forma trapezoidal inclinadaem direção do exterior (2521) no sentido de diminuir e prevenir sua altura do excedente diâmetro da barra (T1) no sentido de se evitar a obstrução da formação das voltas interpostas entre uma volta e outra, principalmente entre o primeiro arame e o terceiro arame das voltas da bobina. Assim sendo será entendido que a bobina poderá ser facilmente extraída axialmente quando completada e o mínimo espaço deixado pela dentição dos dentes de travamento (252) não influenciam substancialmente sua forma, dimensão ou peso. A partir das Figuras será observado que a unidade de enrolamento inclui uma bobinadora (2) associada à meios de motorizarão (M, M1) para a rotação de seumandril (25) e meio de pressão semicircular na forma de uma mandíbula aberta (233) com cilindros comprimidos (234, 2341) em um braço (232) que é articulado e ativado por meio de uma alavanca de retorno (231) com um pistão (23) articulado na base (20) da bobinadora. Nesse sentido, será compreendido, como visível a partir da linha afinada que a mandíbula com os cilindros (232, 233) abre em direção ao exterior, podendo ser levantada e rebaixada para fazer pressão sobre uma flange de base inferior (252) do mandril de enrolamento (253), que de acordo com a invenção apresenta a borda dentada para reter o material (252) e então contra esses dentes. A entrada do arame é favorecida por uma entrada em forma de funil da entrada lateral (235) da mandíbula (233) que imediatamente apresenta um primeiro cilindro comprimido (234) sendo mais efetivo que outras soluções de entrada. A articulação da mandíbula comprimida (232..... 32) é tal que será possível transferi-la de ma posição de engajamento de seus cilindros (234, 2340, 2341) contra a borda dentada (252) para uma substancial posição distanciada, fora da área do enrolamento do material (para permitir a aproximação de outras séries de cilindros opostos (não ilustrados) apropriados para manterem o enrolamento das últimas voltas quando o arame estiver retido sob tensão pelo meio condutor, uma vez que a bobina é completada, e assim permitindo um aperto e a extração da bobina sem o afrouxamento das voltas sobre si mesmas. O mandril de enrolamento (253) gira em uma velocidade variável por meio de um sistema motor (M, M1) colocado abaixo Ada lateral da mandíbula com cilindros (233, 234). Desta forma o sistema de enrolamento é liberto de qualquer obstrução e assim permitindo outros cilindros calculadores ortogonais para se aproximarem opostamente após o engajamento para a manutenção de desenrolamento no final das fases de enrolamento. A velocidade de rotação é calculada de modo que haverá sempre a mesma velocidade periférica correspondente ao avanço linear do arame, a montagem sendo controlada por uma unidade de controle eletrônico distanciada do sistema de segurança de maneira a não ser influenciada pelas temperaturas desenvolvidas na área do enrolamento ou do bobinamento. O mandril consiste de setores retrateis que em cooperação com movimentos interno e inferior (255, 256) são retirados quando a bobina tenha sido completada, sendo combinado de forma cônica no sentido de facilitar a extração superior da completada bobina eliberar a cabeça do arame previamente travada. Ranhuras transversais (2510) são providas em um flange base (251) para permitir a amarra da bobina com a pinça de aperto tipo mandíbula para a extração da bobina por meio de içamento, referida flange sendo integrada do próprio mandril (2530) e assim sendo tendo uma simplificada estrutura sem complexos mecanismos de movimento. Em detalhes, o mandril (2530) consiste de, como mencionado (apesar de não mostrado), de quatro setores dobrados na base do flange (251), que são travados para a extração e são também associados à um mecanismo (não mostrado) de rotação dos correspondentes quatro setores de flange superiores (257) da unidade (256) sendo elevados como pétalas de uma flor permitindo assim a extração superior da bobina (pétalas fechadas). Frontalmente à bobinadora (2) há um trole condutor do arame (1) que compreende uma direção horizontal (121) da base ortogonal (10) à linha de avanço médio do material (X-X) no qual um dispositivo (11) é montado com uma coluna verruma (111). O mecanismo (11) assim move alternativamente em comando no sentido de move a coluna verruma (11 -111) de acordo com o eixo (Y-Y) para sempre mantê-la em curso, notadamente na tangente ao diâmetro do enrolamento da bobina do mandril (253), que visivelmente aumenta progressivamente com o aumento do diâmetro da bobina no enrolamento. A coluna verruma (11-111) se move verticalmente em movimento recíproco (alternativamente) um dispositivo (110) que então elevado e rebaixado de acordo com o eixo ortogonal (Z-Z) para formar progressivamente e enviar e retornar a volta da bobina no enrolamento. Para esta finalidade, a placa do mecanismo que é movido verticalmente (110), pela coluna verruma (111) para o rotação esquerda ou direita por meio de um eletromotor conhecido (por exemplo, andador controlado) e por um apropriada unidade de controle eletrônica que checa todos os movimentos do dispositivo de enrolamento, sustentando as articulações a extremidade de um suporte ou de uma barra piloto (1131) que conduz o material a ser enrolado, como arame, tirante, vergalhão ou barra de ferro do laminador do enrolamento com um adequado sistema de corte (não mostrado). O referido guia controlador é dobrado (1130) em direção da referida placa (110) para permitir inclinação recíproca para a formação das voltas na bobinadora (25). O suporte da barra piloto (11341) compreende o canal guia do material (113) que apresenta umaextensão da entrada da direção do arame (1130). Imediatamente abaixo deste canal guia (1130-113) há uma extensão da direção do arame oscilante (112) que oscila em um pino (1120) para manter o material no enrolamento sempre de acordo com o ângulo de inclinação, adiante (com a extensão da direção do arame em um movimento descendente) e uma vez mais descendente (com a extensão do guia direcionador do arame em um movimento ascendente) de modo que a inclinação sempre corresponda ao ângulo de inclinação do enrolamento do arama enrolado em uma bobina que nunca seja ortogonal. A extremidade dessa extensão oscilante do guia condutor do arame (112) poderá vantajosamente ser permutável para adaptar-se para formar o tipo do material a ser enrolado. O material avançado então sai na extensão do guia condutor do arame (112) e é introduzido na entrada (235) da mandibula com os cilindros guias (233-234) onde o material (T1) é progressivamente comprimido pelos cilindros (234, 2341) entre a borda dentada (252) e a superfície externa do mandril (253) travando o material (T1) de maneira forçada. Dessa forma, o material (T1) pe bloqueado no interior da borda dentada (252) e a tensão do arame para o firme enrolamento ao redor do mandril (25) é auxiliada. Será notado que vantajosamente o primeiro cilindro de entrada tem um leve recesso (234-2340) de maneira a auxiliar a entrada do material (T1), então os sucessivos cilindros sendo cilíndricos (2341) para comprimir o material (T1) definitivamente entre a borda dentada (252) e a superfície externa do mandril até atingir a parte inferior da flange base (251). Evidentemente, será ainda possível suprir cilindros reforçados ou convexos na extremidade para o aperfeiçoada impulsão do arame ou tirante entre os dentes na fase de saída final (extremidade da mandibula). A forma arqueada do recesso interno dos dentes (2520) auxilia o encaixe do material e impede a evasão do material favorecendo o alojamento. A forma trapezoidal externa dos dentes (2521.252) permite aperfeiçoado alojamento das voltas seguintes da bobina sem amperagem de sua formação escalonada. Isto poderá ainda ser notado que os cilindros comprimidos ociosos são montados (233) nos mancais (2331-2331) que é um meio projetado para conduzir o eixo (2342) dos cilindros (234) que para essa finalidade tem as bordas inclinadas afuniladas (2342) que se fixam com a superfície trapezoidal inclinado (2521) dos dentes (252). Esse aperfeiçoado suporte ajuda a penetração controlada de formaprecisa do material a ser enrolado. O cilindro penetrando em direção do mandril, permite ainda sua máxima aproximação ao mandril com um aperfeiçoado guia condutor do arame. Naturalmente, todos os dentes (252), como anteriormente mencionado, são permutáveis com outras formas adequadas no sentido de se adaptarem à diferentes formas e dimensões do material a ser enrolado. O número de cilindros comprimidos (234) poderá obviamente variar muito. Para aperfeiçoar a retenção, será ainda possível prover a projeção do reforço helicoidal para a fixação do material, colocado na superfície externa (2531) correspondente ao mandril (253) oposto aos dentes (252). Uma vez que a bobina é completada, o mandril se afasta do seu diâmetro assumindo uma forma cônica e conseqüentemente a barra travada da primeira volta do enrolamento é liberada e assim sendo a extração superior da bobina é auxiliada. Vantajosamente, a superfície interna dos referidos dentes (252) é reforçada e/ou dentada e/ou serrilhada. Assim sendo uma aperfeiçoada pinça como a da superfície oposta (2520) é garantida. A permutabilidade dos referidos dentes é garantida por um sistema de fixação passando através da referida flange base (251). Assim sendo, os dentes poderão facilmente serem permutados quando eles quando estiverem gastos o mesmos substituídos por outros diferentes tipos de dentes no sentido de se adaptarem à diferentes materiais a serem enrolados. No sentido de se evitar perigos e por razões de segurança, a inteira bobinadora é alojada em uma caixa feita de uma chapa de metal e apropriada para controlar vídeo câmaras, seu funcionamento a partir de uma sala de controle remoto de televisão e associada à meios computadorizados para o total controle do seu funcionamento. Vantajosamente, a bobinadora tem um eixo vertical (2) e é alojada uma caixa laminada blindada feita de uma chapa metálica fechada com uma porta de acesso de segurança que não poderá ser aberta durante o funcionamento e que compreende uma abertura superior no sentido de diminuir o meio de retração da bobina de cima para ser tornar hábil para proceder a extração da mesma, e meios de controle e sensores e vídeo câmara são providos na referida caixa para o controle e checagem da progressão regular do trabalho por meio de uma cabine com controle remoto. Mais vantajosamente um maquinário de enrolamento é provido com essas bobinadoras, compreendendo ao menos duas linhas de enrolamento inferiores, com um sistema de cortecontínuo, desviando um do outro, paralelamente com idênticas bobinadoras tendo um eixo vertical (2) entre o qual pe interposto um extrator de transferência vertical com uma coluna com um braço rotatório para extrair alternadamente da de cima a bobina completada de uma bobinadora enquanto a outra está formando uma bobina, e transferindo-a rotacionalmente na direção inferior em uma máquina aglutinadora de bobina.