Desenvolvimento de um Circuito Eletropneumático para uma Furadeira Automática

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL 
 
 
 
 
 
 
 
CASSIANO HENRIQUE PEREIRA 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO DE UM CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICO PARA UMA 
FURADEIRA AUTOMÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAXIAS DO SUL 
2016 
1 
 
CASSIANO HENRIQUE PEREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO DE CIRCUITO ELETROPNEUMÁTICOS PARA UMA 
FURADEIRA AUTOMÁTICA 
 
 
 
 
Trabalho de sala de aula apresentado à 
Universidade de Caxias do Sul como requisito 
parcial para a aprovação na disciplina de 
Laboratório de Automatização - AUT0400A. 
Área de atuação: Automatização 
 
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Nabinger 
 
 
 
 
 
 
CAXIAS DO SUL 
2016 
2 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 3 
1.1 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3 
1.1.1 Objetivo Geral ................................................................................................................. 3 
1.1.2 Objetivos Específicos ...................................................................................................... 3 
 
2 DESENVOLVIMENTO ................................................................................................. 4 
2.1 PROJETO DO MECANISMO ......................................................................................... 4 
2.2 REPRESENTAÇÃO DOS MOVIMENTOS .................................................................... 4 
2.3 FORMAS DE REPRESENTAÇÃO ................................................................................. 5 
2.3.1 Sequência Cronológica ................................................................................................... 6 
2.3.2 Anotação em Forma de Tabela ...................................................................................... 6 
2.3.3 Indicação Vetorial ........................................................................................................... 6 
2.3.4 Indicação Algébrica ........................................................................................................ 7 
2.4 DIAGRAMAS DE MOVIMENTOS ................................................................................ 7 
2.4.1 Diagrama Trajeto-Passo ................................................................................................. 8 
2.4.2 Diagrama Trajeto-Tempo .............................................................................................. 8 
2.4.3 Diagrama de Comando ................................................................................................... 9 
2.5 ELABORAÇÃO DO CIRCUITO ................................................................................... 10 
2.5.1 Componentes Utilizados ............................................................................................... 10 
2.5.2 Método da Sequência Máxima ..................................................................................... 12 
2.5.3 Método da Sequência Mínima ..................................................................................... 13 
 
3 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 16 
 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Visando a aplicação dos conceitos teóricos e práticos aprendidos na aula de Laboratório 
de Automatização na Universidade de Caxias do Sul, o presente trabalho apesenta o 
desenvolvimento de um mecanismo que faz a utilização de um sistema eletropneumático para 
o funcionamento do mesmo. 
A proposta inicial foi o desenvolvimento de uma furadeira que execute a furação em 
peças. Para isso foram inicialmente delimitados alguns fatores que serviram de base para o 
projeto inicial e toda a programação dos movimentos que este mecanismo deve executar. 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
1.1.1 Objetivo Geral 
 
 Desenvolver um mecanismo para furar peças. 
 
1.1.2 Objetivos Específicos 
 
 Para atendimento ao objetivo geral foram definidos os específicos listados abaixo: 
a) alimentação automática de peças; 
b) sistema que segura a peça; 
c) sistema que executa a furação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 PROJETO DO MECANISMO 
 
 Para o desenvolvimento do projeto do mecanismo foi decidido realizar um projeto no 
qual a automatização facilitasse a produção eficiente da peça Para isso foi desenvolvido um 
sistema de furação em peças cilíndricas com carregamento em um magazine de alimentação e 
funcionamento constante depois de pressionado um botão com trava, responsável por ligar e 
desligar o equipamento. A Figura 1 apresenta o modelamento do mecanismo proposto. 
 
Figura 1 - Dispositivo de Furação de Peças Automático 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
2.2 REPRESENTAÇÃO DOS MOVIMENTOS 
 
 Inicialmente o operador deverá abastecer o magazine de alimentação com as peças e 
após ligar a furadeira. Ao ligar a máquina, será realizada a sequência de avanços dos cilindros 
de forma que primeiramente o Cilindro A, conforme visto na Figura 1, irá empurrar uma peça 
através da canalização. Em seguida o Cilindro B irá avançar para prender a peça para que na 
sequência o Cilindro C, que terá um mecanismo de furação na ponta, irá avançar e realizará a 
furação na peça. 
Após esse ciclo de procedimentos o sistema irá executar o mesmo ciclo porém de forma 
contrária. Sendo assim, o Cilindro C irá retornar retirando a broca da peça e liberando o orifício 
A 
B 
C 
5 
 
feito por ela, em seguida o Cilindro B irá retornar e soltar a peça e após o Cilindro A irá recuar 
liberando o espaço para o abastecimento de uma nova peça. 
A sequência de avanços e retornos dos pistões é apresentada de forma de fluxograma 
pela Figura 2. 
 
Figura 2 - Fluxograma de funcionamento do mecanismo 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
A automatização do processo é vista no recuo do cilindro A, pois este, quando recuar, 
irá liberar uma área na qual uma nova peça irá cair automaticamente e assim realizar toda a 
sequência de avanços novamente. A Figura 2 ilustra isso na oitava etapa, onde é visto que o 
cilindro A irá avançar e executar a sequência de procedimentos novamente à partir da segunda 
etapa. 
 
2.3 FORMAS DE REPRESENTAÇÃO 
 
 A seguir são apresentadas as formas de representação do funcionamento do mecanismo 
projetado para a furadeira. As formas de representação são sequência cronológica, anotação em 
forma de tabela, indicação vetorial e indicação algébrica. 
 
 
 
6 
 
2.3.1 Sequência Cronológica 
 
 A sequência cronologia mostra o funcionamento do mecanismo listando as etapas de 
cada movimento gerado pelos cilindros pneumáticos. A seguir é apresentado o método de 
representação por sequência cronológica: 
 
1 - A haste do cilindro A avança e empurra a peça; 
2 - A haste do cilindro B avança e segura a peça na posição; 
3 - A haste do cilindro C avança e com a broca fura a peça; 
4 - A haste do cilindro C recua para a posição inicial; 
5 - A haste do cilindro B recua para soltar a peça; 
6 - A haste do cilindro A retorna para a posição inicial. 
 
2.3.2 Anotação em Forma de Tabela 
 
 A anotação em forma de tabela é um tipo de representação que facilita a compreensão 
do comportamento de cada cilindro em cada uma das etapas de funcionamento da máquina. A 
seguir é apresentado o método de representação por anotação em forma de tabela conforme 
Tabela 1: 
 
Tabela 1 - Representação do funcionamento 
em forma de tabela 
Movimento Cilindro A Cilindro B Cilindro C 
1 Avança Parado Parado 
2 Parado Avança Parado 
3 Parado Parado Avança 
4 Parado Parado Retorna 
5 Parado Retorna Parado 
6 RetornaParado Parado 
Fonte: o autor (2016). 
 
2.3.3 Indicação Vetorial 
 
 A indicação vetorial apresenta uma forma clara para representação do mecanismo de 
7 
 
modo que os vetores  e  indicam os movimentos de avanço e retorno, respectivamente, de 
cada cilindro. A seguir é apresentado o método de representação por indicação vetorial: 
 
1 - Cilindro A  
2 - Cilindro B  
3 - Cilindro C  
4 - Cilindro C  
5 - Cilindro B  
6 - Cilindro A  
 
2.3.4 Indicação Algébrica 
 
 A indicação algébrica apresenta uma forma clara para representação do mecanismo de 
modo que os símbolos de + e – indicam os movimentos de avanço e retorno, respectivamente, 
de cada cilindro. A seguir é apresentado o método de representação por indicação vetorial: 
 
1 - Cilindro A + 
2 - Cilindro B + 
3 - Cilindro C + 
4 - Cilindro C – 
5 - Cilindro B – 
6 - Cilindro A – 
 
 Também, de forma mais simplificada, esta representação pode tomar a seguinte forma: 
 
A+ B+ C+ C- B- A- 
 
2.4 DIAGRAMAS DE MOVIMENTOS 
 
 Os diagramas de movimento representam o deslocamento realizado pelos cilindros de 
forma a compreender através de uma ilustração gráfica o comportamento de cada um. Os 
diagramas de movimento são divididos em trajeto-passo, trajeto-tempo e de comando, 
conforme serão apresentados à seguir. 
 
8 
 
2.4.1 Diagrama Trajeto-Passo 
 
 O diagrama trajeto-passo apresenta o deslocamento que cada cilindro irá realizar 
conforme a etapa de funcionamento da máquina. A Figura 3 apresenta o diagrama trajeto passo 
da máquina desenvolvida. 
 
Figura 3 – Diagrama Trajeto-Passo 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
2.4.2 Diagrama Trajeto-Tempo 
 
 O diagrama trajeto tempo apresenta o tempo necessário para a execução de cada passo 
realizado pelo mecanismo. A Figura 4 apresenta o diagrama trajeto-tempo da máquina 
desenvolvida. 
 
9 
 
Figura 4 - Diagrama Trajeto-tempo 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
Conforme pode ser observado no diagrama trajeto-tempo da Figura 4, o tempo foi 
otimizado de modo que os Cilindros A e B atuam em um tempo menor em consideração ao 
Cilindro C. Isso se dá pelo fato do Cilindro C estar avançando o mecanismo de furação e dessa 
maneira deverá avançar com uma velocidade menor para não haver problemas na furação na 
peça. Ao contrário, os Cilindros A e B que executam movimentos mais rápidos pois apenas 
empurram as peças ou às prendem respectivamente. 
 
2.4.3 Diagrama de Comando 
 
No diagrama de comando são apresentados os estados de cada elemento de entrada de 
sinais e de processamento dos sinais sobre os passos, não considerando o tempo. A Figura 5 
apresenta o diagrama de comando da máquina desenvolvida. 
 
10 
 
Figura 5 - Diagrama de Comandos 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
 Conforme Figura 5 os números 1.1, 2.1 e 3.1 representam as válvulas de 5/2 vias 
utilizadas no circuito para os Cilindros A, B e C. 
 
2.5 ELABORAÇÃO DO CIRCUITO 
 
2.5.1 Componentes Utilizados 
 
 Para o desenvolvimento do circuito eletropneumático foram utilizados os componentes 
apresentados no Quadro 1. 
 
1 2 3 4 5 6
1.1
1
0
2.1
1
0
3.1
1
0
11 
 
Quadro 1 - Componentes utilizados 
no circuito eletropneumático 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
 
 
12 
 
2.5.2 Método da Sequência Máxima 
 
Primeiramente o sistema foi desenvolvido pelo método da sequência máxima. O sistema 
foi dividido de forma que a quantidade de memórias (relês) é igual à quantidade de passos. 
Cada memória é responsável por um passo. O sistema foi então divido conforme análise abaixo: 
 
A+ B+ C+ C- B- A- 
I II III IV V VI 
 
 Após foi elaborado, conforme apresenta o Quadro 2, cada passo a ser realizado os 
comandos, os acionamentos e o setor no qual estará em atividade. 
 
Quadro 2 - Passos realizados pelo método da sequência máxima 
Passo Comando Acionamento Setor 
1º Botão de partida/parada Avanço do cilindro A I 
2º Chave de fim de curso S2 Avanço do cilindro B II 
3º Chave de fim de curso S4 Avanço do cilindro C III 
4º Chave de fim de curso S6 Retorno do cilindro C IV 
5º Chave de fim de curso S5 Retorno do cilindro B V 
6º Chave de fim de curso S3 Retorno do cilindro A VI 
7º Chave de fim de curso S1 Avanço do cilindro A – Recomeço do Ciclo I 
Fonte: o autor (2016). 
 
 Utilizando o software FluidSim da Festo, foi possível realizar o desenvolvimento do 
circuito por sequencia máxima. Este é apresentado pela Figura 6. 
 
13 
 
Figura 6 - Circuito criado pelo método da sequência máxima 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
2.5.3 Método da Sequência Mínima 
 
Utilizando o método de desenvolvimento pela sequência mínima é possível dividir o 
sistema em grupos. O sistema foi dividido em dois grupos conforme a seguir: 
 
A+ B+ C+ C- B- A- 
 I II 
 
Após foi elaborado, conforme apresenta o Quadro 3, cada passo a ser realizado os 
comandos, os acionamentos e o setor no qual estará em atividade. 
 
 
 
14 
 
Quadro 3 - Passos realizados pelo método da sequência mínima 
Passo Comando Acionamento Setor 
1º Botão de partida/parada S1 Avanço do cilindro A I 
2º Chave de fim de curso S3 Avanço do cilindro B I 
3º Chave de fim de curso S5 Avanço do cilindro C I 
4º Chave de fim de curso S7 Mudança de alimentação do setor I para o II rede 
5º Setor secundário II energizado Retorno do cilindro C II 
6º Chave de fim de curso S6 Retorno do cilindro B II 
7º Chave de fim de curso S4 Retorno do cilindro A II 
8º Chave de fim de curso S2 Mudança de alimentação do setor II para o I rede 
9º Setor primário I energizado Avanço do cilindro A - Recomeço do ciclo I 
Fonte: o autor (2016). 
 
Utilizando o software FluidSim da Festo, foi possível realizar o desenvolvimento do 
circuito por sequencia mínima. Este é apresentado pela Figura 7. 
 
15 
 
Figura 7 - Circuito criado pelo método da sequência mínima 
 
Fonte: o autor (2016). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 CONCLUSÃO 
 
 O desenvolvimento do presente trabalho possibilitou a aplicação dos conhecimentos 
adquiridos durante o semestre na disciplina de Laboratório de Automatização. Tais 
conhecimentos proporcionaram a realização do desenvolvimento e da análise entre dois 
métodos de construção de um circuito eletropneumático. 
 O método de sequência máxima mostrou o desenvolvimento detalhado de cada etapa no 
processo pois este foi baseado no passo a passo onde realizou-se a divisão dos movimentos 
separadamente à cada passo. Cada passo apresentou um movimento de avanço ou retorno. A 
desvantagem é a utilização de uma maior quantidade de comportes no circuito. 
O método de sequência mínima apresentou um circuito de uma forma mais automática 
e rápida de processamento pois é um método baseado no passo a passo onde realizou-se a 
divisão dos movimentos em grupos. Cada grupo permitiu apenas um movimento de avanço ou 
retorno por cilindro. A vantagem é a redução de componentes utilizados no circuito. 
Por fim vale ressaltar que a utilização de um método onde os componentes utilizados e 
o tempo de processamento forem menores comparados à outros métodos torna-se essencial em 
um mercado competitivo como é visto atualmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
PARKER HANNIFIN CORPORATION. Tecnologia pneumática industrial: apostila 
M1001-1 BR. Jacareí, SP: Parker Hannifin Corporation, 2007. 
 
BOLLMANN, Arno. Fundamentos da automação industrial pneutrônica: projetos de 
comandos binários eletropneumáticos. São Paulo: Associação Brasileira de Hidráulica e 
Pneumática, 1997. 
 
FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos, dimensionamento e 
análise de circuitos. 6ª ed. São Paulo: Érica, 2011.