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ARTUR CORRÊA; BRUNO GIRALDI; DIEGO TEODORO; EDNAN SILVA; FELIPE MARTINS; GUILHERME CAETANO; GUILHERME DE OLIVEIRA; LUCAS ADRIANO; MARCOS VINÍCIUS; WILLIAN RODRIGUES MÁQUINA CORTADORA DE PAPEL AUTOMÁTICA Maringá, PR 2014 ARTUR CORRÊA; BRUNO GIRALDI; DIEGO TEODORO; EDNAN SILVA; FELIPE MARTINS; GUILHERME CAETANO; GUILHERME DE OLIVEIRA; LUCAS ADRIANO; MARCOS VINÍCIUS; WILLIAN RODRIGUES MÁQUINA CORTADORA DE PAPEL AUTOMÁTICA Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao SENAI - CTM – Centro Tecnológico de Maringá, como requisito parcial para a obtenção do Titulo de Técnico em Eletromecânica, sob a orientação do Prof. Ronaldo A. da Silva. ARTUR CORRÊA; BRUNO GIRALDI; DIEGO TEODORO; EDNAN SILVA; FELIPE MARTINS; GUILHERME CAETANO; GUILHERME DE OLIVEIRA; LUCAS ADRIANO; MARCOS VINÍCIUS; WILLIAN RODRIGUES MÁQUINA CORTADORA DE PAPEL AUTOMÁTICA Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao SENAI – Centro Tecnológico de Maringá, como requisito parcial para a obtenção do Titulo de Técnico em Eletromecânica, sob a orientação do Prof. Ronaldo A. da Silva ________________________________ Prof. Ronaldo A. da Silva SENAI –CTM Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial -Centro Tecnológico de Maringá ____________________________________ Prof. Componente da Banca SENAI –CTM Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial -Centro Tecnológico de Maringá ____________________________________ Prof. Componente da Banca SENAI –CTM Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial -Centro Tecnológico de Maringá Maringá, _____de ___________de _____ “Mais do que máquinas precisamos de humanidade. Mais do que inteligência precisamos de afeição e doçura. Sem essas virtudes a vida será de violência e tudo estará perdido.” Charles Chaplin Dedicatória O maior agradecimento é a Deus e ao nossos pais que nos incentivam a sempre continuar em frente. Agradecemos também aos professores que dedicaram parte de seu tempo a nos ajudar de forma a alcançar o melhor objetivo no nosso tcc especialmente à: Juliano Coelho Yukio Massaki Rubens Zenko Ronaldo Silva Maria Betetto Edson Ribeiro Marcos Leonardo Anderson Sem estes não seria possível a criação do trabalho, mas a todos que nos ajudaram de algum modo, um muito obrigado! ......... RESUMO Acompanhando o processo de automatização industrial que esta cada vez mais comum e abrangente – até pequenos negócios estão adotando sistemas automatizados – vamos adotar este caminho que a indústria está seguindo como ponto de partida para nosso projeto. O principal objetivo e a elaboração de um protótipo que consiga chegar o mais próximo de atender as necessidades têxtil microempreendedores com o menor custo possível e também colocar na prática os conhecimentos adquiridos no curso. No desenvolvimento da parte escrita, é apresentado a parte histórica relacionada as máquinas de corte, e modelos similares. Na sequencia apresentou as etapas de desenvolvimento de um produto e algumas normas a serem seguidas, bem como os demais processos utilizados para a criação e produção do protótipo como softwares, processos de fabricação, materiais de construção mecânica e projeto eletro/eletrônico acompanhando seus componentes. Após todo o processo desenvolvido e com o protótipo pronto, alcançam-se resultados satisfatórios, levando em conta o tempo e os demais problemas que surgiram devido a dificuldades com as partes que não se possuia conhecimento, como a parte eletro/eletrônica. Palavras Chave: Corte de papel, Máquina papel, automatização de corte. ABSTRACT Tracking the process of industrial automation that this increasingly common and comprehensive - even small businesses are adopting automated systems - we take this path that the industry is following as a starting point for our project. The main objective and the development of a prototype that can get the closest to meeting the microentrepreneurs textile needs at the lowest possible cost and also put into practice the knowledge acquired in the course. In developing the written part is presented the historical part related cutting machines, and similar models. Sequence presented in the development stages of a product and some guidelines to follow, as well as other processes used for the creation and production of the prototype as software, manufacturing processes, building materials and mechanical design electrical / electronic tracking components. After all developed and ready with the prototype process, reach satisfactory results, taking into account the weather and other problems that arose due to difficulties with the parts that are not possessed knowledge as part electro / electronics. Key Words: Paper cutting machine, paper cutting automation, 1.INTRODUÇÃOi O trabalho apresentado trata-se da elaboração de um protótipo que atenda as novas tendências e necessidades têxtil microempreendedores com o menor custo possível e também colocar na prática os conhecimentos adquiridos no curso através dos processos usados para criação e fabricação de um projeto. Diversos microempreendedores tem a necessidade de expandir seu negócio e nada melhor que um produto inovador que possua um baixo custo. Visando atender essas necessidades foi elaborado tal projeto, mas especificamente as necessidades da indústria têxtil, pois nela havia um contato que menciona a necessidade de sua empresa que é a expansão do processo de corte de papel termocolante que conta hoje com funcionário que corta uma grande quantidade de tal papel em um curto período de tempo e isso traz alguns problemas. Estes são a saúde que fica comprometida devido ao esforço repetitivo e sua função dentro da empresa que poderia ser outra, que exija menos deste trabalhador fisicamente. Portanto o protótipo é um experimento de uma máquina que possa acabar com estes problemas, com baixo custo ao empreendedor. O desenvolvimento do protótipo veio por meio de pesquisas de campo, observando a forma de trabalho atual na empresa e os problemas relatados pelo dono da empresa, pois não foi encontrado nenhuma máquina similar no mercado que se possa tirar uma base para a criação de uma nova. Neste sentindo, surge a necessidade da criação de um projeto inovador que pretende agilizar o processo de corte de papel por meio da automação, reduzindo o esforço do trabalhador não ocasionando LER – Lesão por Esforço Repetitivo. Além de agilizar o processo de produção de modo geral, desde a matéria prima ao produto final. O desenvolvimento conta apenas com o conhecimento de diversas áreas que unidas tornam possível seu desenvolvimento, assim alterações constantes são necessárias de acordo com os problemas que vão surgindo na sua fabricação. O protótipo é concluído após várias alterações. Os resultados são alcançados ao nível de protótipo. Se a máquina for competir no mercado seria necessário recalcular alguns componentes para que seu custo e sua velocidade seja rentável. 16 2.JUSTIFICATIVA A razão pela qual é procurado sobre o assunto vem da necessidade atual do mercado que procura uma otimização do processo de produção por meio da automatização das máquinas. A relevância da pesquisa está nos contatos que trouxeram informações sobre uma empresa que necessitada automatizar um de seus processos, o de corte, e com ela podemos utilizar todo o conhecimento adquirido no curso. Os resultados esperados trazem benefício a saúde do trabalhador que no processo atual de corte pode vir a ter LER ( Lesão por Esforço Repetitivo) e o lucro da empresa que trocar o processo manual pelo de corte aumentará o rendimento de modo geral, tanto no tempo como no lucro. 17 3. DEFINIÇÃO E DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA Procurando atender as novas tendências e automatizar o processo, o objetivo é busca de alguma empresa que precisa de um novo processo de corte. A empresa encontrada é uma fábrica têxtil. Esta por sua vez possui vários setores com várias etapas de produção do seu produto, desde os primeiros trabalhos com a matéria prima até o produto final. De acordo com o ponto de partida do projeto obtêm-se a informação de um contato sobre um processo que pode ser automatizado, especificamente o de corte. É relatado o processo que pode ser aprimorado, esta aprimoração se da por meio da criação de um novo equipamento, já que todo o processo de corte é manual. Diante disto, o presente projeto não se aplica a outros processos industriais, tornando-se um processo especifico de automação devido as características do produto em questão. 18 4 OBJETIVOS 4.1 Objetivo Geral Elaboração de um protótipo para agilizar o processo de corte de papel por meio da automação, reduzindoo esforço do trabalhador não ocasionando LER – Lesão por Esforço Repetitivo 4.2 Objetivos Específicos • Agilizar o processo de produção de modo geral, desde a matéria prima ao produto final. • Atribuir um maior custo benefício ao produto. • Remanejar o funcionário encarregado do processo para um setor mais necessitado. • Aumentar a produtividade. 19 5 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA 5.1 Histórico das Máquinas Automatizadas A automação surgiu como o caminho para a redução da participação da “mão humana” sobre os processos industriais. Partindo desse conceito, podemos dizer que a utilização em larga escala do moinho hidráulico para fornecimento de farinha, no século X, foi uma das primeiras criações humanas com o objetivo de automatizar o trabalho, ainda que de forma arcaica. Esse desenvolvimento da mecanização teria impulsionado mais tarde o surgimento da automação. A automação foi aplicada, a princípio, em indústrias automobilísticas e petroquímicas. De lá para cá a tecnologia se disseminou para outras áreas, como indústrias alimentícia, química, petroquímica, siderúrgica, automotiva e associadas (pneus, borracha, entre outros.). 5.2 Modelos De Máquinas De Corte Automatizadas Diversos são os modelos de máquina de corte automatizadas. Estão entres elas as de corte de tecido, chapas metálicas, entre outras. Abaixo será citadas: Figura 1 - Máquina de corte automática para tecidos Fonte: Google imagem (2014) 20 Figura 2 - Máquina de corte a laser para chapas metálicas e máquina para corte de larga escala Fonte: Google Imagens (2014) 5.3 Etapas de Desenvolvimento de Produto • Desenvolvendo o projeto Projeto é a sequencia de atividades finitas, com começo, meio e fim programados. A duração limitada é condição ideial, que nem sempre ocorre ou pode ser atendida. Na prática, alguns projetos não tem prazo exato para terminar. Começam sem definição clara das datas de início e de conclusão. 21 Figura 3 - Programação do projeto Fonte: Administração De Projetos ( Antonio Cesar Amaru Maximiano ) • Programa, Subprojeto E Sistema As variações de dimensão dos projetos, devido ás diferenças no volume de recursos aplicados, criam problemas práticos de administração. Como um determinado projeto pode ter dimensões muito grandes, fica-se em dúvida de qual parte administrar primeiro. Para dar respostas a perguntas desse tipo existem termos diferentes para designar empreendimentos semelhantes. Estes são: programa, subprojeto e sistema. 22 • Programa Um programa é um grupo, familia ou conjunto de projetos administrados de forma coordenada. Os projetos de um programa podem andar em paralelo ou em sequencia. Há programas que abrangem, além de projetos, atividades funcionais. - Programa de exploração ou pesquisa; - Programa de desenvolvimento de uma família de motores; - Programa de testes e operação experimental de novos produtos; • Subprojeto • Um subprojeto é uma parte de um projeto de grande porte. São considerados subprojetos tarefas dentro de tarefas em um projeto, como exemplo: uma parte física de um equipamento, como o projeto de um motor dentro do projeto de um veículo. • Ciclo De Vida De Um Projeto Figura 4 - Ciclo de Vida do Projeto Fonte: Administração De Projetos ( Antonio Cesar Amaru Maximiano ) 23 • Produto E Necessidade O produto ou resultado do projeto, é o meio para o atendimento de uma necessidade. Para definir com precisão o produto ou serviço, é preciso saber que necessidades deverão ser atendidas. • Escopo Do Projeto O escopo do projeto é o produto é o produto ou conjunto de produtos que o projeto deve entregar – a um cliente, patrocinador ou usuário Figura 5 - Escopo do Projeto Fonte: Administração De Projetos ( Antonio Cesar Amaru Maximiano ) 24 • Qualidade Qualidade é o conjunto das características ( ou especificações) de uma entidade (produto, serviço, evento, conceito, pessoa, grupo, organização). As características definem a capacidade de a entidade atender necessidades implícitas ou explícitas. A administração da qualidade de um projeto abrange duas entidades: o produto do projeto e o próprio processo de administrar o projeto. No segundo caso – as características são definidas por um padrão universal, que em geral é o PMBOOK. Portanto para avaliar a administração de um projeto ele tem que atender a estas normas do PMBOOK. No primeiro caso a qualidade é administrada de projeto a projeto. Em resumo a qualidade deve atender as características e desempenho esperado do produto (voz do cliente), suas especificações funcionais e o escopo do produto. • Prazos E Custos Para desenvolver e fornecer o produtodo projeto, é preciso realizar atividades que consomem recursos. A definição das atividades é a base para a administração dos prazos do projeto. A definição dos recursos é a base para administração dos custos do projeto. A principal ferramenta para administração dos prazos é o cronograma. A principal ferramenta para definição dos custos é o orçamento do projeto. Prazos e custos são meios para realizar o produto. Produto, prazos e custos são elementos principais do plano e do gerenciamentodo projeto. Prazos e custos não são estágios com começo e fim preestabelecidos. É um processo contínuo que começa junto com a definição do produto e acompanha todo o ciclo de vida do projeto. 25 Figura 6 - Definindo Escopo Fonte: Administração De Projetos ( Antonio Cesar Amaru Maximiano ) • Problemas De Projeto E Objetivo A possibilidade de ocorrência de erros e problemas é conhecida como Lei de Murphy, cujo enunciado mais conhecido é o seguinte: “Se algo de errado tiver que acontecer, acontecerá (If anything can go wrong it will.) “ Portanto, projeto com objetivo confuso é fracasso na certa. Não se sabendo aonde deve chegar, não se chega a lugar nenhum. Um mal planejamento também leva a problemas na execução do projeto. 26 • Execução Do Projeto A execução de atividades tem por base o processo de planejamento. Os dois processos devem ser conduzidos de forma competente, para que o projeto tenha alto nível de desempenho. . Figura 7 - Execução de Atividades Fonte: Administração De Projetos ( Antonio Cesar Amaru Maximiano ) 5.4 .Normas De Segurança As disposições contidas nas Normas Regulamentadoras – NR aplicam-se, no que couber, aos trabalhadores avulsos, às entidades ou empresas que lhes tomem o serviço e aos sindicatos representativos das respectivas categorias profissionais. As normas regulamentadoras servem para direcionar, garantir e acima de tudo prevenir danos à saúde do trabalhador, cabendo ao empregador, devido ao risco da atividade, assumir de forma responsável seu papel, e ao empregado, cumprir as normas da empresa conforme (anexo A) 27 5.5 Cronograma Cronograma é a distribuição dos tempos e tarefas que compõem um projeto ,de acordo com as suas dependencias ,relacionando cada uma com as outras , possibilitando uma programação e um controle efetivo antes e durante a execução física do mesmo ,sendo uma técnica de fácil endentimento. Figura 8 – Cronograma Fonte: Professores 5.5.1 Plano De Ação (5W2H) Plano de ação é aonde se estabelece claramente as ações a serem implementadas. A escolha das ações deve priorizar aquelas mais importantes para o alcance das metas estabelecidas, definindo o responsável e o prazo para a implementação de cada ação, compatíveis com as metas a serem alcançadas. (KARDEC, 2005). Ainda segundo o autor: Para se alcançar as metas planejadas, ou seja, para ir da “Situação Atual” para a “Visão de Futuro”, é preciso programar, em toda a organização, um plano de ação suportado pelas melhores práticas, também conhecidas como caminhos estratégicos. A questão fundamental não é, apenas, conhecer quais são estas melhores práticas, mas, a, 28 sobretudo, ter capacidade de liderar a sua implementação numa velocidade rápida. (KARDEC, 2005 p. 10). Figura 9 - Plano de Ação Fonte: Google Imagens A seguir serão apresentadas algumas práticas de gestão: Estabelecer um sistema de consequências que vise reconhecer os bons resultados e, também, induza à eliminação de lacunas em relação ao planejado; Privilegiar o trabalho em equipe. Esta é, sem dúvida, uma das melhores práticas e um dos mais importantes Fatores Críticos de sucesso de uma empresa; Fazer a análise da causa básica, também conhecida como causa das causas, de toda ocorrência anormal, como forma de adotar uma solução definitiva. Esta análise deve ser feita em conjunto 29 com todos os segmentos envolvidos (operação, manutenção, engenharia, logística, suprimento de materiais, matéria-prima etc.) (KARDEC, 2005 p. 11). 5.6.Software Para Desenvolvimento De Projetos Alguns softwares foram essenciais para o desenvolvimento e execução do projeto. Foram utilizados software de desenho 2D/3D e programação lógica. Abaixo são citados estes e alguns similares encontrados no mercado: • Arduino Ide Ambiente de desenvolvimento intregado(IDE, de integrated Development Environment). Podemos reconhecer um sketch de Arduino e provalvemente ter uma ideia rudimentar do que eles está tentando fazer, mas é necessario que examinemos com mais profundidade como um código escrito em uma linguagem de programação passa de palavras escritas em uma pagina de texto para algo que faz alguma coisa realmente acontecer. Quando voce clica no icone Upload do IDE do arduino, ele dispara uma sequencia de passos que resulta na instalação do seu Sketch no Arduino e na sua execução. OBS: Os sketches do arduino são como documentos em um editor de texto.Voce pode abri-los e copiar partes de um para outro. 30 • Solid Works O SolidWorks é uma ferramenta CAD com interface intuitiva, destinado ao projeto de peças e sistemas mecânicos. Ele nos permite fazer simulações, criar sistemas e projetar através de conjuntos robustos de ferramentas fáceis de usar, comunicação clara das informações, prototipagem virtual e da geração rápida de desenhos e dados prontos para fabricação. Pertencente à Dassault Systèmes, o software traz um sistema parasólido para modelagem de sólidos e um sistema paramétrico baseados em features para a criação de modelos e montagens. 7Edit (Seven Edit) 7Edit é uma ferramenta de produtividade para navegar, editar, validar as mensagens HL7 e troca de dados com aplicações HL7. Algumas das principais características do 7Edit incluem: Ver Mensagens HL7: 7Edit torna mensagens HL7 de fácil leitura e permite identificar segmentos e campos simplesmente apontando para eles. Não há necessidade de percorrer as especificações. Editar Mensagens HL7: 7Edit cuida do posicionamento de dados, formatação e coloca delimitadores automaticamente. Validar mensagens HL7: 7Edit permite validar mensagens, gerenciar perfis, salvar relatórios, depurar e aperfeiçoar as questões com facilidade. Enviar / Receber mensagens HL7: 7Edit permite simular e troca de dados de teste com os sistemas HL7 que suportam conexões Serial ou TCP / IP . Mensagens HL7 Exportação para o Excel e XML: 7Edit permite exportar mensagens HL7 para formatos 2.x HL7 XML Excel e XML. Personalize Definições e Tabelas: 7Edit permite personalizar as definições e tabelas 31 existentes para as suas necessidades. Você também pode definir suas próprias estruturas de dados, como Z-segmentos. 5.6 Processos De Fabricação A seguir , detalhamos as maquinas ferramentas conforme o seu campo de aplicação. 5.6.1 Corte O corte é um corte processo de fabricação em que uma ferramenta, com duas cunhas de corte, que se movem uma contra a outra, provoca a separação de um material por cisalhamento. Cisalhamento é a deformação que um corpo sofre devido à ação de forças cortantes opostas • Serra De Fita Serra de fita é uma máquina ferramenta cuja fita de serra se movimenta continuamente, pela rotação de volantes e polias acionadas por um motor elétrico. Também pode ser utilizada para o corte de materiais muito espessos, difíceis de serem cortados na serra circular. Pode ser de dois tipos: horizontal e vertical. 32 Figura 10 - Funcionamento da serra fita Fonte: Google Imagens (2014) • Guilhotina Hidraulica A guilhotina hidráulica é uma máquina adequada para cortes de chapa de aço através de laminas de corte (facas). Na guilhotina hidráulica uma dessas laminas é fixa na estrutura da máquina enquanto as outras são móveis, então, com o acionamento hidráulico da máquina ela pode fazer cortes em chapas de grande dimensão ecomprimento 33 Figura 11 - Guilhotinha hidráulica Fonte: Google Imagens (2014) • Serra Circular A lâmina destas serras consiste num disco metálico e são na sua maioria accionadas por energia eléctrica. São utilizadas para cortes em linha. Podem ser de uso doméstico ou industrial caso em que as lâminas estão numa posição fixa numa mesa apropriada onde é deslocado o material a cortar. Figura 12 - Serra Circular para Aço Fonte: Google Imagens (2014) 34 Fio Níquel Cromo Para o dimensionamento do resistor de fio como elemento de aquecimento elétrico como em máquinas seladoras, cortadoras de isopor, dobrador de acrílico, estufas elétricas além de resistores de derivação para instrumentos de medição (shunt). Figura 63 - Rolo de fio níquel cromo Fonte: Google Imagens (2014) 5.6.2 Dobra A dobra é um processo de fabricação em que uma ferramenta composta por um conjunto de duas ou mais peças exerce uma força sobre uma superfície, alterando-a. A figura ao lado apresenta um conjunto de dobra. A chapa, plana, é alterada, obtendo-se a mesma forma encontrada tanto no punção quanto na matriz. As operações de dobra são utilizadas para dar forma a peças e a perfis. 35 • Dobramento Manual No dobramento manual, o esforço de flexão é exercido manualmente com o auxílio de ferramentas e dispositivos como: martelo, morsa, cantoneira e calços protetores. Figura 13 - Dobramento manual Fonte: Google Imagens (2014) • Máquina Dobradeira É uma máquina que executa operações de dobramento em chapas de diversas dimensões e espessuras, com medidas predeterminadas. Grande número de prensas dobradeiras apresenta a mesa inferior fixa e a barra de pressão móvel. O trabalho é feito por meio da seleção de punções e matrizes, de acordo com as medidas e o formato que se deseja dar à chapa. 36 Figura 14 - Dobramento/ Dobra Fonte: Google Imagens (2014) 5.6.3 Torneamento O torno mecânico é uma máquina ferramenta utilizada para produzir superfícies planas, cônicas e cilindricas, com uma única ferramenta de corte, em uma peça girando. Consiste em corpo, cabeçote, cabeçote móvel e carro com rosca de avanço. 37 Figura 15 - Torneamento/Torno Fonte: Google Imagens (2014) 5.6.4 Fresagem A fresadora produz principalmente superficies planas, através de um cortador (fresa) rotativo. A peçaé ajustada sobre uma bancada (mesa) que pode ser movida em tres direções, e a fresa é impulsionada a varias velocidades por um motor eletrico montado em uma coluna. 38 Figura 16 - Fresadora Fonte: Google Imagens (2014) Fresas : As fresas têm dentes cortantes em torno de sua circunferencia e/ou na ponta de um disco ou cilindrico. Os dentes podem ser paralelos ao eixo de rotação ou helicoidais, e podem ser perfilados. Abaixo será abordados outros tipos de fresa: • Fresa de ranhuras (escatelador) Figura 17 - Fresa com ranhura Fonte: Google Imagens (2014) • Fresa De Topo – As pequenas fresas de topo (para fresadora horizontal) são feitas de barras maciças. 39 Figura 18 - Fresa de topo Fonte: Google Imagens (2014) • Fresa Paralela Ou De Laminação – Trata-se de uma grande fresa cilindrica, utilizada para usinar superficies horizontais e, para evitar vibração, são preferidos dentes helicoidais. Figura 19 - Fresa paralela ou de laminação /Fonte: Google Imagens (2014) 40 5.6.5 Furação São maquinas que proporcionam rotação em varias velocidades para produzir furos brocados em uma grande variedade de materiais. Variam, quando as dimensões, desde pequenas máquinas montadas em bancadas, até grandes máquinas, de braços radiais, montadas no chão. • Furadeiras Portáteis A força de avanço vem do operador que força a furadeira contra o material, enquanto a rotação vem de um motor da própria furadeira. É utilizada comumente em peças já montadas onde a posição do local a ser perfurado impede a utilização de furadeiras mais precisas. Figura 20 - Furadeira portátil Fonte: Google Imagens (2014) 41 • Furadeira De Bancada Nessa máquina, o eixo vertical é impulsionado por um motor elétrico através de um conjunto de polias escalonadas em V para proporcionar várias velocidades. Figura 21 - Furadeira de bancada Fonte: Google Imagens (2014) • Furadeira De Coluna Vertical: Essa é uma máquina montada sobre fundações no solo. Tem uma coluna fundida como estrutura, que suporta um cabeçote com um eixo vertical e uma caixa de 42 multiplas velocidades adaptada a transmissão; tem ainda avanço mecânico. A mesa pode sder elevada ou baixada por meio de uma rosca comandada manualmente. Figura 22 - Furadadeira de coluna Fonte: Google Imagens (2014) 5.6.6 Solda Soldagem é a união a quente, de peças de metal, por adesão, por meio de uma fina película de uma liga de baixo ponto de fusão ,conhecida como solda. • Solda De Estanho A solda de estanho é um tipo de soldagem, e consiste numa mistura de estanho e chumbo que funde a uma temperatura relativamente baixa de 183°C. A proporção é de 43 aproximadamente duas parte de estanho para uma de chumbo. É encontrado em forma de barra, para trabalhos gerais de engenharia, e também na forma de fio com alma de fundente. Figura 23 - soldador de estanho e maçarico Fonte: Google Imagens (2014) 44 Figura 24 - Estanho por fio e estanho por barra Fonte: Google Imagens (2014) • Solda Por Eletrodo Nesse processo, o calor de fusão é gerado por um arco elétrico, criado entre dois polos, um dos quais é a peça a ser usinada e o outro a barra de solda ( eletrodo ). Ele é feito de material similar ao das peças que estão sendo soldadas, sendo recoberto com uma fundente sólido, que funde quando aquecido. Figura 25 - Solda Por Eletrodo Fonte: Google Imagens (2014) 45 • Solda Por arco Nesse processo, um gás inerte, como o argônio, é utilizado como fundente para soldagem a arco. O eletrodo é um fio que avança continuamente a medida que vai se fundindo. Figura 26 - Soldagem a arco e a gás Fonte: Google Imagens (2014) • Peça também utilizada para união de components: Cantoneiras Peça em forma de L que arremata quinas ou ângulos de paredes. Também serve de apoio a pequenas prateleiras. De diversos materiais utilizadas na otimização da 46 amarração das embalagens de produtos hortícolas, arremate de quinas e ângulos e até mesmo como pequenas prateleiras. As cantoneiras geralmente são longa suficiente para segurar, arrematar e servirem de apoio. Figura 27 – Cantoneira Fonte: Google Imagens (2014) 5.6.7 Pintura Pintar significa proteger e embelezar. É necessário assegurar que as qualidades da tinta permanecerão firmes e aderidas ao substrato mantendo por um determinado tempo, as propriedades essenciais. Esta mesma preocupação deverá ser direcionada à preparação das superfícies a serem pintadas. Sem o que tudo estará comprometido. 47 Figura 28 - Processo de pintura Fonte: Google Imagens (2014) 5.7 Materiais De Construção Mecânica Diversos materiais podem ser usados para a confecção de máquinas, mas aqui abordaremos osmais utilizados no mercado e alguns inclusos no projeto. • Aço Sae 1020 Indicado para parafusos, porcas, trefilados, longarinas,chassis, discos de roda, peças em geral para máquinas e veículos submetidos a esforços pequenos e médios. É um aço altamente tenaz, particularmente indicado para fabricação de peças que devam receber tratamento superficial para aumento de dureza, principalmente cementação. Utilizado ainda para eixos em geral. 48 Figura 29 - Aço Sae 1020 Fonte: Google Imagens (2014) • Aço SAE 1045 Indicado para transmissão de média solicitação, parafusos, cabos, malas,arames e eixos para vagões ferroviários. É um aço de médio teor de carbono que se presta muito bem para ser endurecido ou beneficiado por tratamento térmico.Pode ser tratado seletivamente por indução ou chama. Devido a isso, encontra grande aplicação na fabricação de forjados, partes estruturais de máquinas e eixos em geral. 49 Figura 30 - Aço SAE 1045 Fonte: Google Imagens (2014) • Technyl – Nylon O NY 6.6/6 Technyl MGS,é um plástico de engenharia obtido da copoliamida 6.6/6, modificada; fabricada com resina da Rhodia, por processo de extrusão, sendo tratado termicamente o que permite uma estrutura cristalina uniforme e livre de tensões internas.Por se tratar de um produto com boas propriedades físicas, mecânicas, elétricas e químicas pode assim substituir com vantagens o bronze , o latão, o alumínio, o duralumínio, o ferro fundido e o aço. Technyl é uma marca registrada da Rhodia. Os tarugos de nylon technyl, podem ser tarugos redondos, tarugo quadrado e tarugo sextavado. 50 Figura 31 - Technyl Fonte: Google Imagens (2014) 5.8 Elementos De Máquinas • Correias Segundo a apostila do Senai ,elementos de máquinas : São elementos de máquina que transmitem movimento de rotação entre eixos por intermédio das polias. As correias podem ser contínuas ou com emendas. As correias mais usadas são planas e as trapezoidais . A correia em “V” ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio. É feita de borracha revestida de lona e é formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração. 51 Figura 32 - Correia plana e correia trapezoidal Fonte: Google Imagens (2014) Outra correia utilizada é a correia dentada, para casos em que não se pode ter nunhum deslizamento, como no comando de válvulas de automóvel. Figura 33 - Correia dentada Fonte: Google Imagens (2014) • Eixos Elementos de máquinas utilizados para suportar componentes rotativos e/ou transmitir potência ou movimento rotativas ou axial. Eixos, que podem ter perfis lisos ou compostos, em que são montadas as engrenagens, polias, rolamentos, volantes, manípulos etc. Podem ser fixos ou giratórios, e podem ser fabricados em aço ao carbono, aço-níquel, aço cromo-níquel e aço-manganês. Quando 52 os eixos têm finalidades específicas, podem ser fabricados em cobre, alumínio, latão. Portanto , o material de fabricação varia de acordo com a função dos eixos. • Eixos Cônicos Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico e é firmemente presa por uma porca .Uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa. Figura 34 - Eixo Cónico Fonte: Google Imagens(2014) • Eixos Maciços A maioria dos eixos maciços tem seção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas . As arestas são arredondadas para aliviar a concentração de esforços. 53 Figura 35 - Eixo Maciço Fonte: Google Imagens(2014) 5.8.1 Elementos De Fixação • Anéis Elásticos Os anéis elasticos é um elemento usado em eixos ou furos. Esse elemento de máquina é também conhecido como anel de retenção de trava ou de segurança. Tendo como principais funções: Evitar deslocamentos axial de peças ou componentes; (Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo) Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo. Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização. 54 Figura 36 - Anel Elástico Fonte: Google Imagens (2014) • Arruelas As arruelas são elementos de máquina e têm como função de distribuir por igual a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elemento de trava. Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são aço-carbono, cobre e latão. Existem vários tipos de arruelas, para cada tipo de trabalho, existe um tipo de arruela ideal. • Arruela Dentada Muito empregada em equipamento sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração etc. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso. 55 Figura 37 - Arruela Dentada Fonte: Google Imagens(2014) • Arruela Lisa • Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. É utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações. Figura 38 - Arruela Lisa Fonte: Google Imagens(2014) 56 • Arruela De Pressão A arruelas de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão é funciona, também, como um elemento de trava. É, ainda , muito empregada emquipamentos que sofrem variação de temperatura (automóveis, prensas etc.). Figura 39 - Arruela de Pressão Fonte: Google Imagens(2014) • Parafuso O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma caeça, que pode ter várias formas. Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento (tipo da cabeça .). 57 Figura 40 - Parafuso Fonte: Google Imagens(2014) O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem cabeça. • Porcas Porca é uma peça de forma prismática ou cilíntrica geralmente metálica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com um parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças. A parte externa tem varios formatos para atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como elemtentos de fixação como de transmissão. As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão, alumínio, plastico. Há casos especiais em que as porcas recebem banhos de galvanização, zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação (ferrugem.). 58 Figura 41 - Tipos de Porca Fonte: Google Imagens(2014) • Mancais O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apóia o eixo. No ponto de contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre atrito. Dependendo da solicitaçãode esforços, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento. 59 • Mancal de Rolamento Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o mancal de rolamento é o mais adequado. Os rolamentos são classificados em função dos seus elementos rolantes. Quando um eixo gira dentro de um furo produz-se, entre a superfície do eixo e a superfície do furo, um fenômeno chamado atrito de escorregamento.Quando é necessário reduzir ainda mais o atrito de escorregamento, utilizamos um outro elemento de máquina, chamado rolamento Figura 42 - Mancal de Rolamento Fonte: Google Imagens(2014) • Rolamentos Os rolamentos limitam, ao máximo, as perdas de energia em consequência do atrito. São geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais são colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas. Os rolamentos de esfera compõem-se de: 60 Figura 43 - Elementos do rolamento Fonte: Google Imagens(2014) Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças que eles suportam. Podem ser radiais, axiais e mistos. Radiais – não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido transversal ao eixo. Axiais – não podem ser submetidos a cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo. Mistas – suportam tanto carga radial como axial. Impedem o deslocamento tanto no sentido transversal quanto no axial. 61 • Tipos De Rolamentos Rolamento fixo de uma carreira de esferas: É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada. É necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa. Figura 44 - Rolamento de esferas Fonte: Google Imagens. (2014) • Buchas As buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica. Servem para apoiar eixos e guiar brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo. Classificação: As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse sentido, elas podem ser de fricção radial para esforços radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicas para esforços nos dois sentidos. 62 • Buchas De Fricção Radial As mais comuns são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a entrada de lubrificantes. Essas buchas são usadas em peças para cargas pequenas e em lugares onde a manutenção seja fácil. • Bucha De Fricção Axial Essa bucha é usada para suportar o esforço de um eixo em posição vertical. A escolha depende do seu uso, pois o que muda é sua composição. Figura 45 - Tipos de buchas Fonte: Google Imagens. (2014) 63 • Polias Polias são elementos mecânicos circulares, com ou sem canais periféricos, acoplados a eixos motores e movidos por máquinas e equipamentos. As polias, para funcionar, necessitam da presença de vínculos chamados correias. Quando em funcionamento, as polias e correias podem transferir e/ou transformar movimentos de um ponto para outro da máquina. Sempre haverá transferência de força. As polias são classificadas em dois grupos: planas e trapezoidais. As polias trapezoidais são conhecidas pelo nome de polias em “V” e são as mais utilizadas em máquinas. Figura 46 - Tipos de Polias Fonte: Google Imagens. (2014) 64 5.9 Acionamento Mecânico • Acionamento por correia As correias, juntamente com as polias são um dos meios mais antigos de transmissão de movimento. O conjunto mecânico composto de duas ou mais polias unidas por uma ou mais correias, para a realização de movimento e/ou força de um eixo (geralmente o eixo do motor) a outro eixo (geralmente o eixo de maquinas). Na transmissão por polias e correias, a polia que transmite movimento força é chamada polia motora ou condutora. A polia que recebe movimento e força é a polia movida ou conduzida. Figura 47 - Acionamento por Correia Fonte: Google Imagens. (2014) 65 Acionamento por engrenagens Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmitir movimento e força entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usados para variar o número de rotações e o sentido das rotações para um eixos pra outro. Figura 48 – Engrenagem Fonte: Google Imagens (2014) 5.10 Projeto Elétrico/Eletrônico E Componentes • Comando elétrico/eletrônico Um comando elétrico pode ser entendido como um circuito de cargas monofásicas (uma fase), bifásicas (duas fases) ou trifásicas (três fases) onde são ligados os equipamentos ou dispositivos a serem alimentados. Lembre-se que a quantidade de cargas elétricas alimentadas identifica a potência total instalada. O circuito de comando manobra ou gerencia estes dispositivos que são alimentados. 66 5.10.1 componentes Elétrico/Eletrônico • Arduino uno O Arduino Uno é uma placa de microcontrolador baseado no ATmega328. Ele tem 14 pinos de entrada/saída digital (dos quais 6 podem ser usados como saídas PWM), 6 entradas analógicas, um cristal oscilador de 16MHz, uma conexão USB, uma entrada de alimentação uma conexão ICSP e um botão de reset. Ele contém todos os componentes necessários para suportar o microcontrolador, simplesmente conecte a um computador pela porta USB ou alimentar com uma fonte ou com uma bateria Figura 49 – Arduino Fonte: Google imagens (2014) 67 • Motor de passo O motor de passo é um dispositivo eletromecânico possui pólos magnéticos compostos por enrolamentos, os quais são diretamente relacionados ao número de passo que o motor é capaz de dar. Portanto é possível dizer que o motor de passo é um transdutor que converte pulsos elétricos em movimento de rotação. A seqüência de pulsos elétricos aplicados em seus pólos é diretamente relacionada à direção de rotação do rotor/eixo. O controle desses pulsos é feito por meio de dispositivos eletrônicos denominados de controlador e drive. Esses são responsáveis por adequar os pulsos de acordo com a necessidade, ou seja, são circuitos que possuem suas saídas ligadas aos pólos do motor de passo, os quais quando excitados fazem o motor girar. Figura 50 - Motor de Passo Fonte Google Imagens (2014) 68 • Transformador Tanto a bobina (ou indutor) quanto o transformador (ou trafo) são componentes formados basicamente por fios enrolados em espiras. A bobina tem apenas um enrolamento, enquanto o transformador possui dois ou mais enrolamentos. Figura 51 - Transformador Fonte Google Imagens (2014) • Junções pn Ao juntarmos uma estrutura tipo P com uma do tipo N, temos no encontro dessas estruturas o que chamamos de junções PN. Os eletrons da estrutura N são atraidos pelos buracos da estrutura P. Os atomos que perderam um eletron tornam-se, portanto, 69 carregados positivamente. Ao contrario, os atomos que receberam um eletron tornam- se carregados negativamente. Surge entao um campo eletrico entre as regioes N e P. Figura 52 - Junção PN Fonte Google Imagens (2014) • Ponte h Pontes H são muito importantespara o desenvolvimento de dispositivos robóticos, trata- se de um circuito simplificado capaz de controlar motores de corrente contínua diretamente a partir de sinais elétricos, permitindo desde o controle de sentido de giro até o controle de potência e velocidade. 70 Figura 53 - Ponte H Fonte Google Imagens (2014) • Diodos Os dispositivos com junção PN mostrados anteriormente são o que denominamos “diodos semicondutores”. Embora o diodo seja o mais simples dos semicondutores, ele é, provalmente, o dispositivos que possui a maior gama de aplicação . É possivel a utilização de suas caracteristicas a fim de se obterem aplicações pratica. A retificação é provalmente a principal aplicaçao de um diodo. As caracteristicas da conduçao direta e o bloqueio são utilizados para a obtenção de retificações de correntes alternadas. Figura 54 - Diodo Fonte Google Imagens (2014) 71 • Led´s Quase todos os dispositivos de junção PN emitem pequenas quantidades de energia quando diretamente polarizados. A emissao é muito pequena e dificil de se medir. Os LED´s (“Light Emmiting Diodes”), em portugues “Diodos Emissores de Luz”, são diodos de junção especificamente construidos para emitir radiações na banda visivel do aspectro de frequencia quando diretamente polarizados. Figura 55 – Led Fonte Google Imagens (2014) • Driver Os drives têm a habilidade de atuar como dispositivos de proteção para os mais variados problemas de rede elétrica que se pode ocorrer, como o desequilíbrio das tensões entre fases, falta de fase, sobretensões, subtensões, sobrecarga, queda de 72 tensão, etc. Figura 56 - Driver de potencia Fonte: Google Imagens. (2014) • Capacitor Capacitor ou condensador é um componente que armazena energia na forma de um campo eletrostático, e lá permanece durante certo tempo mesmo que não for alimentado eletricamente. Os capacitores são constituídos de duas placas metálicas chamadas de armaduras e são separas por um isolante denominado dielétrico. Eles são utilizados em quaisquer tipos de dispositivos eletrônicos e podem apresentar forma plana, cilíndrica, esférica, etc. Figura 57 – Capacitor Fonte: Google Imagens. (2014) 73 • Resistor Resistor é um dispositivo elétrico vastamente usado como elemento de circuito, principalmente de circuitos elétricos e eletrônicos. Um resistor pode ser definido como sendo um dispositivo eletrônico que tem duas funções básicas: ora transforma energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora limita a quantidade de corrente elétrica em um circuito, ou seja, oferece resistência à passagem de elétrons Os resistores são fabricados basicamente de carbono, podendo apresentar resistência fixa ou variável Figura 58 - Resistor Eletrônico Fonte: Google Imagens. (2014) • Circuito Integrado Um circuito integrado (CI) pode ser descrito com um conjunto de componentes ou elementos de circuito, tais como transistores, diodos, resistores e capacitores, formados e interligados simultaneamente dentro de um mesmo corpo, normalmente de silício, constituindo um dispositivo único que realiza a função do circuito. 74 Figura 59 - Circuito Integrado Fonte: Google Imagens. (2014) • Regulador De Tensão A caracteristica principal de um CI regulador de tensão é que, dentro de determinados limites de tensão de entrada e corrente de carga, fornece tensão praticamnte constante na saida. Figura 60 - Regulador de tensão Fonte: Google Imagens. (2014) • Protoboard • A Protoboard é um equipamento que permite interconectar dispositivos eletrônicos tais como resistores, diodos, transistores, circuitos integrados etc. 75 Com ela podemos montar circuitos eletrônicos sem a necessidade de soldar os componentes . Figura 61 – Protoboard Fonte: Google Imagens. (2014) 5.11. Diversos Papel Termocolante O Adesivo Termo Colante é uma espécie de tela que possui cola em ambos os lados, esta superfície adesiva adere ao tecido depois de aquecida, facilitando seus trabalhos artesanais e de confecção. Este papel é ideal para trabalhos de Appliqué (apliques), quilts e projetos artesanais em tecido. 76 Figura 62 – Papel Termocolante Fonte: Google Imagens. (2014) 77 6. METODOLOGIA Para elaboração do projeto pesquisaremos máquinas similares de corte de papel junto com a observação do trabalho já realizado manualmente pelo operador. Essa pesquisa e estudo do problema nos dará uma maior compreensão de como projetaremos a máquina. A partir dessa compreensão criaremos um protótipo virtual 3D no programa Solid Works para ter uma ideia mais abrangente de como seria o produto final. Com o projeto embasado e auxiliado pelos professores, iniciaremos seu dimensionamento para começar a fabricação do mesmo. Fabricação essa que será feita nas instalações do SENAI – CTM contando com os laboratórios de informática, elétrica, eletrônica, solda e mecânica apoiados pelos professores e atuadores da área que darão auxílio teórico e prático sobre os processos de fábricação. Demais custos e tempos gastos para elaboração de todo o projeto e sua execução serão mensurados assim como os cálculos, por meio dos cronogramas, fotos, e diários de fabricação. i
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