CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL ANDRÉ LUÍS ... · Porque usar um AGV e não uma...

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Fatec Garça

CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

ANDRÉ LUÍS AMARAL DA SILVA

VINÍCIUS ALESSANDRO SANTANA

AGV (Automatic Guided Vehicle) VEICULO GUIADO AUTOMÁTICAMENTE

GARÇA

2014

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Fatec Garça

CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

ANDRÉ LUÍS AMARAL DA SILVA

VINÍCIUS ALESSANDRO SANTANA


Artigo Científico apresentado a Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC, como requisito para a conclusão do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, examinado pela seguinte comissão de professores.

Data da aprovação: ___/___/___

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Prof. Ms. Idelberto de Genova Bugatti FATEC GARÇA

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Prof. FATEC GARÇA

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Prof. FATEC GARÇA

GARÇA 2014

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André Luís Amaral da Silva1 [email protected]

Vinícius Alessandro Santana

[email protected]

Profº Ms. Idelberto de Genova Bugatti2 [email protected]

Abstract – Keywords: AVG (automatic guided vehicle)

O tema selecionado para o projeto de pesquisa visa a elaboração de um AVG

(automatic guided vehicle) veiculo guiado automáticamente e sua respectiva programação e

implementação, com foco principalmente no intuito de ajudar as empresas a se tornarem

competitivas com o uso de tecnologia de automação e segurança, e no custo-benefício de um

equipamento avançado e de baixo custo.

Muitas empresas, quando adquirem , máquinas, componentes de automação, dentre

outros, agregam bem mais que somente maquinário, elas tornam-se competitivas agregando

valor aos seus produtos baixando os custos de produção e aumentando o aporte de resposta

frente a grande vendagem de seus produtos, alcançando metas de produção elevada.

E a abordagem desse projeto é justamente projetar e implementar solução por meio

de um AVG de baixo custo precisão e repetibilidade, a partir de métodos da Mecatrônica,

envolvendo eletrônica e mecânica, basicamente.

O ápice desse projeto é o processamento de tal material a partir de um projeto

customizado de baixo custo e fácil implementação em chão de fábrica.

Palavras Chave: Implementação, dispositivo, manipulador.

1 INTRODUÇÃO

1 Alunos do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – FATEC - Garça 2Docente da Faculdade de Tecnologia de Garça - FATEC

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Os avanços da tecnologia mudaram profundamente os hábitos da sociedade e as

relações de trabalho. Os trabalhadores, quando não excluídos desse processo, precisam

estar sempre se reciclando para conseguir acompanhar o ritmo do mercado que, cada vez

mais, aumenta sua exigência.

Porque usar um AGV e não uma empilhadeira?

Os acidentes com empilhadeiras perfazem aproximadamente 1% dos acidentes

industriais, mas eles produzem danos terríveis em 10% das vítimas. As empilhadeiras causam

quase 10.000 ferimentos ao ano.

Há 68.400 acidentes por ano, envolvendo equipamentos industriais, aproximadamente

90.000 trabalhadores sofrem algum tipo de ferimento nestes acidentes, resultando em perda

de dias de trabalho, reclamações trabalhistas (indenizações), perda de produtividade e não

mencionando danos infligidos nos equipamentos e nas instalações, quase 100 pessoas

perdem suas vidas a cada ano nestes acidentes.

Cerca de 26% dos acidentes de empilhadeiras são resultados de tombamento, 14% dos

acidentes de empilhadeiras são o resultado de uma carga ou queda de objeto caindo num

trabalhador, 18% dos acidentes de empilhadeira ocorrem quando um empregado caminhando

ou outras pessoas são atingidas por uma empilhadeira, 14% dos acidentes de empilhadeira

ocorrem porque a empilhadeira é usada inadequadamente para transportar trabalhadores, 3%

dos acidentes de empilhadeiras ocorrem porque o operador perdeu o controle do veículo, 7%

dos acidentes de empilhadeira ocorrem quando a empilhadeira é operada nas docas de

carregamento.

Fonte: OSHA (Occupational Safety & Health Administration)

Empilhadeiras são responsáveis por um elevado número de acidentes de trabalho,

devido ao tamanho e peso dos mesmos. Também devido ao seu tamanho e peso, estar

envolvido nesse tipo de acidente de trabalho pode resultar em morte.

Causas dos acidentes de trabalho a partir de empilhadeiras são:

Falta de formação dos trabalhadores, falta de manutenção da empilhadeira, layout

de trabalho mal elaborado disposição em local de trabalho ruim é uma causa significativa

de acidentes . Os locais são especialmente perigosos, pois há uma grande quantidade de

itens pesados movidos e um monte de gente e máquinas que se deslocam em diferentes

direções. O compartimento de carga deve ser projetado para garantir o mais eficiente

método de trabalho seguro e é usado para evitar o número de vítimas. Falta de

5

treinamento dos funcionários também contribui para o elevado número de acidentes de

trabalho causado por empilhadeiras. Mesmo aqueles trabalhadores que não dirigem as

empilhadeiras, mas trabalhar com ou perto deles devem ser treinados e alertou de

possíveis acidentes.

Hoje veículos automáticos AGV foram integrados nos processos produtivos e são

utilizados para o transporte, transferência e armazenamento de produtos.

AGV se movimenta de uma forma autônoma e automática e prescinde da presença de

um operador e de obras fixas no chão; a soma destes fatores garante um grau elevadíssimo

de flexibilidade no momento em que for preciso ampliar a rede.

Os veículos podem dialogar com outros robôs ou sistemas de automação de modo

que o produto se movimente de uma forma fluida no armazém (ou então fique em estoque

para uso em um segundo momento) diretamente até a zona de expedição.

O estudo e a dimensão da rede são projetados com um sistema de simulação que permite

verificar os percursos, o número de tarefas exequíveis bem como a quantidade de veículos

necessários.

Um dos aspectos mais importantes que determina a escolha de instalar um sistema

AGV é obviamente a rentabilidade. Os gráficos comparam os custos das soluções

tradicionais com empilhadeira + operador e as soluções com sistemas AGV considerando

um período de 5 anos.

Figura 1.1- Gráfico comparativo.

Fonte: System-agv

6

Figura 1.2- Gráfico comparativo.

Fonte: System-agv

Foi suposta uma situação na qual se utilizam uma ou duas empilhadeiras em 1-2-3

turnos de trabalho. Para os AGV foram inseridos alguns custos suplementares relativos à

intervenções corriqueiras que poderiam se tornar necessárias em 5 anos (principalmente em

caso de 3 turnos). Como se supõe que a empilhadeira e o operador operarão neste lapso de

tempo em outros trabalhos da empresa, seus custos não foram incluídos nesta simulação.

VANTAGENS COM OS AVG´S:

Precisão e segurança de funcionamento, previsibilidade dos AGV os percursos são

sempre os mesmos, possibilidade de trabalhar 24 horas, 7 dias por semana sem intervenção

de pessoal, ausência de infra-estruturas para movimentação de materiais.

O número de AGV pode crescer à medida que o volume da ativamente cresce,

atualizações sem ter que parar totalmente as instalações, facilidade de re-configurar e

adicionar novas máquinas, os AGV não danificam as mercadorias, as máquinas nem as

estruturas fixas, fluxo de trabalho é distribuído de uma forma eficiente e dinâmica entre as

AGV, entrega just-in-time, nenhum erro de destinação, maior precisão no que se refere à

gestão das reservas de mercadorias, custos de gestão baixos, custos de manutenção

reduzidos,compatibilidade com quer sistema de automação, eficaz otimização dos fluxos de

transporte segundo a frota de veículos à disposição, as condições de tráfico e as tarefas de

transporte, um sistema de gestão do tráfico que evita batidas, re-incorporação do veículo em

qualquer ponto da instalação após uma intervenção de reposicionamento manual.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

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Através de pesquisa da literatura especifica e procedural para fundamentação teórica

para escolha do melhor método para o projeto e construção do AGV e implementação.

Pesquisa de valor dos componentes e custos de produção do mecanismo e placas de

controle.

Utilização de softwares rslogix de programação de simulação de linguagem ladder,

elaborar e testar o circuito micro controlado e dispositivos eletrônicos empregado no processo.

Utilização do software CREO para projeto mecânico

Construção de protótipo para estudo de caso e análise de falhas.

2.1 DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO

Figura 2.1.1- Projeto conceitual do AVG.

Fonte: Elaborada pelo Autor

Atualmente na empresa Maquinas Agrícola Jacto a movimentação para abastecimento

de kits e peças na linha 107 é feita com uso de empilhadeira e rebocador, e a movimentação

das máquinas na linha entre os estágios é feita empurrando a máquina manualmente.

Pelo fato destas movimentações serem feitas manualmente, gera dificuldade para

manter a constância do takt-time, principalmente na linha final.

Visando a implementação e do desenvolvimento protótipo de baixo custo para

abastecimento kit e peças na linha 107 e protótipo para movimentação da máquina na linha

de montagem entre os estágios.

O uso de AGV no abastecimento da linha contribui para implantação e automação do

milk run interno, com evolução podemos avaliar a possibilidade automatizar o abastecimento.

Para a movimentação na linha entre os estágios é possível reduzir o tempo

movimentando todas as máquinas de forma sincronizada, conforme o takt-time.

2.2 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS

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Estrutura construída em tubos metalon 20x20x2 e chapas em aço AISI 1020 chapa

metálica 1/4.

Velocidade em automático : 25 m/min, 4 faixas de velocidade.

Figua 2.2.1 – Vista lateral proj. conceitual. Figura 2.2.2 – Estrutura soldada.

Fonte: Elaborada pelo Autor Fonte: Elaborada pelo Autor

Figura 2.2.3 – Vista perspectiva projeto conceitual.


O conjunto tracionado é formado por um motoredutor, eixo e rodas montados em base

facilmente cambiável.

É responsável por manter o veiculo em movimento e suportar a carga a ele aplicada.

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Figura 2.2.4 –Motoredutor Mks e diagrama com curva característica de rendimento

Fonte: Mks Motoredutores

Conjunto direcional formado por um motoredutor, eixo, rodas sensores de contraste.

responsável em direcionar o veiculo sobre a faixa.

Figura 2.2.5 –Sensor fotoelétrico

Fonte: Aluno

Motoredutores MKS, redutores tipo Rosca sem fim, flange de saída F, acoplamento

direito com Motor .

Figura 2.2.6 – Motoretudor Mks.

Fonte: Mks Motoredutores

10

Figura 2.2.7 –Motoredutor Mks montado na estrutura metálica do AGV.


2.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PRODUTOS

Figura 2.3.1 –Painel de comando do AGV.


Figura 2.3.2 – Controlador WAGO 750-8XX

Fonte: Wago

O Curtis Multimode 1210 é um controlador de velocidade de motor de imã permanente.

11

Controlador concebido para utilização em mobilidade de carros elétricos e outros

pequenos veículos.

Controle de velocidade do motor e torque. Com quatro quadrante, mantém a potencia

plena de fase. Com dois sentidos de giro e variação de velocidade.

Figura 2.3.3 –Controlador do motor de passo.

Fonte: Curtis Instruments

Sensor foto elétrico para orientação do AGV;

Sem a necessidade de utilizar sistemas com grande infra estruturas, esse sistema

segue uma faixa pintada no chão (ou faixa adesiva), havendo modificação é somente remover

e refazer a pintura onde é necessário.

Figura 2.3.4 – Sensor fotoeletricol Figura 2.3.5 –Sensor anti-colisão


Bateria automotiva modelo Trojan:

12 Vdc 170 ah

12

Figura 2.3.6 –Bateria

Fonte: Trojan Battery Company

Botões para interface homem-máquina (botão de avanço, retrocesso e início de ciclo);

Sinalizadores para interface homem-máquina;

Figura 2.3.7 –Sinaleiro Figura 2.3.8 –ihm de estado da bateria Figura 2.3.9- botão de

emerg.

Fonte: Schneider Eletric Fonte: Curtis Instruments Fonte: Schneider Eletric

2.4 PERCURSO PROPOSTO:

A proposta do piloto é utilizar a linha 107, será um total de 17 pontos de abastecimento,

a distancia percorrida será de 200 metros;

Mudança de trajeto e operações sem a necessidade de infraestrutura;

Operação em modo manual com botoeira no qual podemos acompanhar o AGV em

sua trajetória.

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Figura 2.4.1 – Layout de implantação respectivo cronograma


2.5 CRONOGRAMA DE IMPLEMENTAÇÃO

Figura 2.4.2 –Cronograma


4 11 18 25 2 9 16 23 30 6 13 20 27 4 11 18 25 1 8 15 22 29

1 Estudo das soluções 16/05/2014 81%1.1 Melhor tecnologia 18/04/2014 100%

1.2 Levantamento do escopo 16/05/2014 75%

1.3 Orçamentos previos 09/05/2014 100%

1.4 Check 16/05/2014 50%

2 Pedidos de compra 27/06/2014 0%2.1 Estrutura 27/06/2014 0%

2.2 Potencia 20/06/2014 0%

2.3 Automação 20/06/2014 0%

2.4 Sensores de segurança 20/06/2014 0%

3 Desenvolvimento de projeto 29/07/2014 9%3.1 Programação 25/07/2014 10%

3.1.1 Check 1 29/07/2014 0%

3.1.2 Melhoria de programa 31/07/2014 0%

3.2 Desenhos mecânicos 06/06/2014 35%

3.3 Check desenho mecânico 24/06/2014 0%

4 Fabricação e Montagem 08/08/2014 0%4.1 Fabricação 04/07/2014 0%

4.2 Montagem 18/07/2014 0%

4.3 Try-Out 1 08/08/2014 0%

5 Startup e teste 27/08/2014 0%

5.1 Entrega a Logistica 27/08/2014 0%

Maio 2014Abril 2014StatusItem

CRONOGRAMA IMPLANTAÇÃO AGV - Milk RunJunho 2014 Agosto 2014Julho 2014

Nome da Tarefa Data

ESTÁGIO 01LINHA 107 (SM 241)







ESTÁGIO 08LINHA 107

MO

TO

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DIE

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LUS/ST

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MB

A

DEFEN

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DiferencialPLUS/STAR

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Cubo e mancal

PLUS/STAR

Pernas -EPLUS/STAR

Cuboe mancal

PLUS/STAR

Pernas - DPLUS/STAR

Carenagemradiador

PLUS/STAR

RadiadorPLUS/STAR

PlataformaPLUS/STAR

Braço do levante

PLUS/STAR

Cilindro -braço

PLUS/STAR

Reserv. Hidrau.

PLUS/STAR

KLT

KLT

Válvulas

Incorp.PLUS/STAR

MangueirasPLUS/STAR

Co

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CABINEPLUS/STAR

Reservatório defensivo

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Berço PLUS/STAR Barras

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Cubo e mancal

PLUS/STAR

Carenagemradiador

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Pernas -EPLUS/STAR

Braço do levante

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Berço PLUS/STAR

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ÓLEO DOMOTOR

KIT DOMOTOR

FLUÍDO DE FREIO

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PLUS/STAR

Pernas -DPLUS/STAR

Reserv. Hidrau.

PLUS/STAR

EngrenenagemPLUS/STAR

ÓLEO DA PERNA

PLUS/STAR

Kitsusp. - D

14

3 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O desenvolvimento do protótipo em todas as suas fases tanto de elaboração quanto

construtiva demandaram de conhecimento empírico e teórico de todas as áreas que a

mecatrônica atua.

Esse projeto tem um amplo campo de implementação em nossa região visto que é um

produto de alto valor agregado e baixo custo consequentemente com ótimo retorno financeiro.

A implantação deste produto vai desde logística de pequenos componentes até

quandes componentes e de baixa distancia e alta distancia logística.

Sendo assim o produto desenvolvido neste projeto de conclusão de curso tem alto

nível tecnológico viável e real para empresas de nossa região contribuindo diretamente para

o desenvolvimento de nossa instituição de ensino que tem destaque na região.

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4 REFERÊNCIAS

Veiculo Guiado Automaticamante <http://en.wikipedia.org/wiki/Automated_guided_vehicle>, Acesso em 05/08/2014 System AGV <http://www.system-agv.com/por/veicoli-a-guida-automatica.php>, Acesso em 06/08/2014 Sick do Brasil. Sensores <http://www.sick.com> Acesso em 06/08/2014 MKS Motoredutores. Motoredutores de Tração e Direcionamento

<http://www.mksredutores.com.br> Acesso em 06/08/2014 Wago. Unidade de Controle CLP

<http://www.wago.com.br> Acesso em 06/08/2014

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