FACULDADE DE JAGUARINA

PEDRO HENRIQUE FERREIRA DOS SANTOSALESSANDRO ROBERTO GENARIOFELIPE GUILHERME DE SOUSAKLEBER MARCEL CARMANFABIO JOSE DA SILVACLEBER PEREIRA TENORIO

FURADEIRA DE BANCADA AUTOMATIZADA

JAGUARINA

2015PEDRO HENRIQUE FERREIRA DOS SANTOSALESSANDRO ROBERTO GENARIOFELIPE GUILHERME DE SOUSAKLEBER MARCEL CARMANFABIO JOSE DA SILVACLEBER PEREIRA TENORIO

FURADEIRA DE BANCADA AUTOMATIZADA Projeto temtico apresentado ao curso de Engenharia de Controle e Automao da Faculdade de Jaguarina.

JAGUARINA2015SUMRIO

Resumo............................................................................................................... 4Introduo........................................................................................................... 4Objetivo............................................................................................................... 4Reviso de Literatura.......................................................................................... 5Justificativa......................................................................................................... 6Metodologia........................................................................................................ 7Estudo de Viabilidade......................................................................................... 7Explorar Sistemas Envolvidos............................................................................ 7Viabilidade Econmica....................................................................................... 8Projeto Detalhado................................................................................................8Cronograma.......................................................................................................15Resultados.........................................................................................................15Concluso..........................................................................................................16Bibliografia.........................................................................................................16Fotos..................................................................................................................17Anexos

ResumoA automao de uma furadeira de bancada envolve diversas tecnologias abrangendo reas de eletrnica, computacional e mecnica. A mquina supracitada capaz de realizar perfuraes de forma rpida, devido ao seu eixo arvore ser mltiplo e o deslocamento da pea feito nos eixos x, y e z do equipamento, sendo todo processo respeitando a especificao do projeto marcador de truco. Para construo do projeto foi utilizado materiais de baixo custo e de fcil reposio.IntroduoAs diversas funcionalidades e agilidades que as mquinas nos proporcionam se tornou evidente com o surgimento das indstrias, onde tarefas repetitivas e/ou que oferecia algum certo risco a integridade fsica da pessoa foram substitudas pelas mquinas, as quais ofereciam preciso e agilidade ao processo, justificando seu uso.So encontradas diversas formas na rea de usinagem para se obter furos em peas, sendo exemplos: brocas, forjamento, serra copo, oxiacetileno, eletro-eroso e fundio.A principal motivao na elaborao de um projeto de automatizao de uma furadeira de bancada consiste em melhoria do processo, garantindo melhor eficincia do equipamento sem interveno humana e mitigar os riscos sade e segurana do colaborador.Palavras-chave: Metodologia de Projeto, Automao, Mquina Perfuratriz.ObjetivoProblema: Quais so os fatores relevantes para a construo de uma furadeira de bancada automatizada?Objetivo GeralConstruir um mecanismo de perfurao de baixo custo, construdo a partir de materiais comerciais e de fcil reposio e que seja montado com certa facilidade. A mquina deve ser capaz de atender as exigncias mnimas de projeto em relao a preciso e velocidade.Objetivo Especficos Proporcionar um sistema homem mquina ambiente que garanta a sade e segurana do operador. Garantir velocidade na produo sem que tenha interrupes ou variaes significativas provenientes de erros humanos. Garantir melhor qualidade mantendo um padro conforme especificaes do projeto e reduzir perdas materiais.Reviso de LiteraturaAdaptao de um sistema de fresamento manual em um sistema automatizado.Segundo SILVA, M., o desfecho das mquinas ferramentas controladas numericamente esto relacionadas ao fato das principais caractersticas que so buscadas em um equipamento como: preciso, qualidade e melhor velocidade no processo de fabricao.Apesar das mquinas convencionais possurem grande flexibilidade, as caractersticas de repetitividade, produtividade e preciso dependem da habilidade do operador.As mquinas automticas, tem a capacidade de produzir peas de certo grau de complexidade, garantindo melhor eficincia do equipamento. Entretanto, neste tipo de equipamento h pouca flexibilidade devido ao custo dos acessrios e tambm ao tempo elevado para preparao da mquina.J as mquinas ferramentas com controle numrico computacional, podemos encontrar as caractersticas citadas anteriormente, e por aliar caractersticas para usinagem de peas que so encontradas por exemplo, em um torno CNC, mas o custo para aquisio deste equipamento elevado. Sendo assim, pode-se encontrar vrias empresas especializadas na adaptao de equipamentos manuais em equipamentos controlados por comando numrico computadorizado.Por exemplo, a empresa CENTROID (www.centroidcnc.com) comercializa kits para adaptao de fresadoras manuais em fresadoras cnc. Um dos projetos de converso apresentados pela empresa de uma fresadora Bridgeport.Neste projeto, foram substitudos os fusos originais por fusos de esferas recirculantes para aumentar a preciso do equipamento. Para automao dos trs eixos foram utilizados motores, podendo ser controlados manualmente ou numericamente pelo computador.O motor empregado o servo motor, sendo acoplados aos respectivos fusos atravs de correias dentadas com uma determinada relao de reduo. A interface homem-mquina feita utilizando uma tela, um teclado e um painel de controle.A figura a seguir mostra a fresadora Bridgeport automatizada.Figura 1 Fresadora Bridgeport.Furadeira de BancadaO equipamento que foi utilizado neste projeto foi uma furadeira de bancada, que so furadeiras utilizadas em pequenos servios. O acionamento vertical de seu brao atravs de um motor, possuindo um movimento de giro em torno da coluna. O sistema de acionamento da rvore principal movimenta-se pelo brao para posicionar a ferramenta.Quanto ao tipo de rvores, ela ser classificada como uma furadeira de mltiplas rvores.As furadeiras mltiplas so utilizadas principalmente em linhas de produo pois aceleram a fabricao e podendo ser ajustadas para realizar diversos furos em uma nica operao.JustificativaSendo um equipamento relativamente de baixo custo, proporciona vrios benefcios na cadeia produtiva, como: Alta produtividade ao comparar-se com furadeiras manuais Maior preciso Menores riscos de perdas operacionais Melhor aspecto ergonmico homem mquina ambiente.A melhoria e os ganhos obtidos atravs do emprego deste equipamento, pode significar em maior desempenho do processo.

Metodologia

Figura 2 - Etapas que compe a morfologia do roteiro critico de projeto.O fluxograma apresentado na Figura 2 compe todos os tpicos desejveis para a criao de um novo produto ou mesmo a melhoria de um j existente, porm neste projeto ser dada maior nfase as etapas de Estudo de Viabilidade e Projeto Preliminar, pois o objetivo a ser alcanado o desenvolvimento do conhecimento e habilidades com materiais de engenharia e gerenciamento de desenvolvimento de projeto.Alm do CONEM 2008, foram utilizados os conhecimentos do livro Introduo a Engenharia, Bazzo, onde possui etapas e dicas para elaborao de um projeto de sucesso.

Estudo de ViabilidadeNesta etapa inicial do projeto o objetivo principal consiste na identificao das necessidades do mercado atravs de pesquisas junto ao pblico alvo, elaborao de solues alternativas de engenharia atravs de criatividade e pesquisa de materiais.Explorar Sistemas EnvolvidosA partir desse ponto comeamos a desenvolver a ideia e a separar ela em partes. Em cada parte, foram adicionados possveis componentes que poderiam compor o projeto. Isso foi feito em todas as partes da perfuratriz. Para que o Projeto tivesse um desenvolvimento mais dinmico e organizado, foi empregada uma ferramenta para a identificao e organizao das ideias e possveis solues para cada parte combinando princpios materiais e componentes da perfuratriz, foram utilizadas a ferramenta Mapa Mental.Mapa MentalO FreeMind tem como objetivo organizar as ideias, de forma que fique mais claro a visualizao das diferentes pastes do projeto. A ideia dividida em vrios nveis, conforme as partes que essa ideia composta. Esses nveis podem ser divididos em sub-nveis e assim por diante, criando assim, um sistema organizado de suas ideias. Chegamos ento ao seguinte mapa:

Figura 3 Mapa Mental

Este diagrama montado no software organiza a anlise morfolgica em torno do produto, facilitando e referenciando todos os componentes envolvidos na construo do mesmo, permitindo uma melhor estruturao em torno das pesquisas e definies para definio da melhor soluo tcnica para cada tpico.Viabilidade Econmica/FinanceiraEsta fase do projeto de extrema importncia para o sucesso do projeto, pois dever ser calculado objetivamente todas as variveis de custo envolvidas no processo de desenvolvimento e fabricao do produto final. Outro fator importante a ser considerado a escolha do material a ser confeccionado o produto. O foco do projeto, est no uso de materiais de baixo custo e de fcil reposio.

Projeto DetalhadoEtapa avanada do projeto, onde ser detalhado a construo da perfuratriz com suas respectivas listas de materiais e ferramentais utilizados na construo.

Lista de MateriaisPara construo do projeto sero utilizados os seguintes materiais:

Brocas de Madeira 6mm 8 unidades Rolamento 608zz 5 unidades Inversor CLP Rockwell SLC 1100 500 Logix IHM Delta mod. 50511 Atuadores 3 unidades Regulador de fluxo 10 unidades Vlvulas 5/2 vias 1 unidade Motor de Induo Trifsico Modelo V 80 a4 Vtop VOGES

Especificaes do Projeto Marcador de TrucoAs especificaes do projeto segue conforme o desenho a seguir.

Figura 4 Marcador de Truco

Materiais e Sistemas EnvolvidosCLPO controlador lgico programvel, conhecido tambm pelas siglas CLP, CP e PLC, um computador especializado, que contm um microprocessador que desempenha funes de controle atravs da lgica programada pelo usurio. um aparelho eletrnico digital que pode armazenar instrues e implementar funes especficas como lgica, sequenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, controlando por meios de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas e processos.

Figura 5 Controlador Lgico Programvel CLP

Linguagem Ladder um dos tipos de linguagens usadas na programao do CLP, sendo que a mesma realizada em forma de diagrama que pode ser de fcil interpretao e criao e representar ligaes fsicas entre componentes como sensores e atuadores.Segue a imagem da programao em Ladder do projeto, onde sua programao visa em realizar desde o deslocamento da pea nos eixos, partindo de um ponto inicial, at a furao e liberao da pea.

Figura 6 Programao em Ladder

Figura 7 Programao em Ladder

Figura 8 Programao em Ladder

Figura 9 Programao em Ladder

Painel IHM

O papel do painel IHM no projeto foi a criao de um supervisrio, podendo-se assim facilitar a comunicao entre homem-mquina, no necessitando mo de obra especializada para o controle do equipamento.

Figura 10 Painel IHM

Perfuratriz uma mquina que tem como funo realizar furo ou poo de uma determinada profundidade.As perfuratrizes so divididas em trs tipos, podendo ser de grande, mdio e pequeno porte.

Figura 11 Perfuratriz

MandrilO mandril foi um dispositivo projetado para poder ser utilizado 4 brocas no processo, sendo assim podendo ter maior eficincia em relao a velocidade do processo de furao.

Figura 12 Mandril

Fusos de esfera mtricoOs fusos de esfera foram utilizado pois oferecem grande capacidade para se controlar os movimentos lineares do material, sendo associado junto ao motor de passo.

Figura 13 Fuso de esfera mtrico

Motor de PassoOs motores de passo so motores eltricos que podem ser utilizado quando se quer obter algum posicionamento muito preciso ou rotacionado para se obter um ngulo exato. Fato este importante para o posicionamento do material a ser perfurado pela furadeira.

Figura 14 Motor de Passo

Motor de Induo TrifsicoO motor trifsico apresenta algumas vantagens em relao ao motor de corrente contnua, devido no possuir comutador.Podemos citar como principais vantagens a manuteno menos onerosa; O consumo de energia nos processos de acelerao e frenagem relativamente mais baixo;E principalmente visando em nosso projeto, podemos obter velocidades maiores.

Fig. 15 Motor Trifsico

Inversor de frequnciaSegundo CARLOS, L., o inversor de frequncia utilizado quando h necessidade de uma frequncia diferente do que aquela da rede, podendo ser ligado em uma rede monofsica ou trifsica. Para ocorrer isso, o inversor tem como primeiro estgio, um circuito retificador, responsvel em transformar a tenso alternada em tenso continua e o seu segundo estgio, capaz de executar o inverso, ou seja, transformar uma tenso CC para uma tenso CA, e com a frequncia desejada.

Figura 16 Inversor de Frequncia

Sensores CapacitivosSo utilizados para deteco sem contato de um objeto. A principal diferena de sensores capacitivos e indutivos, so que eles so capazes de detectar materiais no metlicos, sendo que o segundo detecta materiais metlicos.

Figura 17 Sensores Capacitivos

Vlvulas PneumticasVlvula um componente de um circuito pneumtico, onde sua funo controlar a presso, direo e vazo do ar comprimido. A funo da vlvula pneumtica no projeto, se trata em poder realizar o deslocamento do dispositivo podendo assim, locomover e travar a pea no suporte de furao.

Figura 18 Vlvula Pneumtica

CronogramaO tempo destinado para a concepo do projeto temtico de aproximadamente quatro meses, ento sendo necessrio um grande empenho para realizao das atividades seguindo ao cronograma o mais fiel possvel para garantir que o projeto esteja terminado adequadamente no prazo destinado.Cronograma em anexo.ResultadosO principal resultado do projeto que foi possvel a padronizao das medidas de furos com a furadeira trabalhando automaticamente, sendo um equipamento capaz de realizar os furos seguindo as especificaes do projeto em um tempo menor do que uma furadeira comum com apenas uma broca.

ConclusoOs principais resultados buscados na automao do processo alm da otimizao, ter um ambiente mais seguro e confortvel. A realizao deste projeto de grande valor pois proporciona aos alunos buscarem informaes para funcionamento dos sistemas eltricos/mecnicos, como buscado neste projeto a tecnologia de controle sobre motores de passo acionados pelo motor driver e pelo inversor de frequncia.BibliografiaOperao de Furao. Disponvel em: < http://www.asmtreinamentos.com.br/asm/downloads/cnc/arquivo4.pdf>. Acesso em: 20 de Setembro, 2014.JUNIOR, P., OLIVEIRA, J., MIRANDA, J. Mquina Ferramenta para perfurao de placas PCI, 2010.SILVA, M. Converso de uma furadeira fresadora manual em uma fresadora CNC para viabilizar fabricao em srie de microtrocadores de calor, 2014.Aplicao do roteiro crtico de projetos em cursos de graduao. Disponvel em: < http://www.abenge.org.br/revista/index.php/abenge/article/viewFile/89/69>. Acesso em: 20 de Setembro, 2014.Controlador Lgico Programvel. Disponvel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Controlador_lgico_programvel>. Acesso em: 23 de setembro de 2014.

Linguagem Ladder. Disponvel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Linguagem_ladder>. Acesso em: 23 de setembro de 2014.

Perfuratriz. Disponvel em: . Acesso em 23 de setembro de 2014.

ANDRADE, Alan Sulato. Elementos Orgnicos de Mquinas II. UFPR.

BAZZO, Walter A. Introduo a Engenharia. Ed. UFSC, 2006.

Inversor de Frequncia. Disponvel em: < http://coral.ufsm.br/desp/luizcarlos/aula2of2.pdf>. Acesso em 23 de setembro de 2014.Motor de Passo. Disponvel em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_passo>. Acesso em 23 de setembro de 2014.Fotos

Figura 19 Elaborao do ProjetoFigura 20 Elaborao do Projeto

Figura 21 Projeto Final

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