mesa de coordenadas xz
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Trabalho desenvolvido para o 2° Semestre de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, áreas de aplicação: Mecânica, Eletrônica e Ambientes de Computação para simulação e analise de dados.TRANSCRIPT
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MESA DE COORDENADAS XZ
Lucas Lira Santos
Projeto Integrador do curso de Tecnologia em Mecatrnica Industrial, mdulo Mecatrnica, 3 Semestre
Eng. Marcus Valrio Rocha Garcia.
Professor Orientador
Guarulhos
2013
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FACULDADE ENIAC
MESA DE COORDENADAS XZ
Lucas Lira Santos
_______________________________
Eng. Marcus Valrio Rocha Garcia Orientador Acadmico
Guarulhos
2013
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SUMRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. 3
LISTA DE SIMBOLOS .............................................................................................. 4
CAPTULO 1 ............................................................................................................ 5
INTRODUO ......................................................................................................... 5
1.1 ROBS MANIPULADORES............................................................................... 5
1.2 FABRICANTES DE ROBS CARTESIANOS .................................................... 7
CAPTULO 2 ............................................................................................................ 8
FUNDAMENTAO TERICA ................................................................................ 8
2.1 MOTOR DC ........................................................................................................ 8
2.2 MOTORES DE CORRENTE CONTINUA: PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO 9
2.3 APLICAES....................................................................................................11
2.4 ELETROQUIMICA BATERIA E PILHAS ...........................................................11
2.5 BATERIAS RECARREGVEIS .........................................................................12
2.6 CAPACIDADES DE UMA BATERIA ..................................................................13
2.7 SISTEMAS DE TRANSMISSO POLIA E CORREIA .......................................14
CAPITULO 03 .........................................................................................................17
DESENVOLVIMENTO .............................................................................................17
3.1 PROJETO MECNICO .....................................................................................22
3.2 PROJETO ELTRICO .......................................................................................42
CAPITULO 04 .........................................................................................................45
RESULTADOS ........................................................................................................45
CONCLUSO ..........................................................................................................49
ORIENTAES DO PROFESSOR .........................................................................52
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Gantry-Robot................................................................................................ 6
Figura 2.1 Motor DC...................................................................................................... 8
Figura 2.2 Estrutura bsica de um motor cc.................................................................. 9
Figura 2.3 Estrutura do motor........................................................................................ 9
Figura 2.4 Motor cc elementar de dois plos............................................................... 10
Figura 2.5 Tipos de Baterias........................................................................................ 11
Figura 2.6 Bateria 12v.................................................................................................. 12
Figura 2.7 Polia............................................................................................................ 14
Figura 2.8 Polia e correia............................................................................................. 16
Figura 2.9 Tensionamento entre polia e correia.......................................................... 16
Figura 3.1 Controle de processo da mesa de coordenadas........................................ 18
Figura 3.2 Estrutura do controle de processo.............................................................. 18
Figura 3.3 Estrutura do controle de processo.............................................................. 19
Figura 3.4 Desenvolvimento do cronograma de projeto.............................................. 19
Figura 3.5 Gerenciamento e processo do gerenciamento de projeto.......................... 20
Figura 3.6 Mesa de coordenadas................................................................................ 23
Figura 3.7 Mesa de coordenadas xz............................................................................ 23
Figura 3.8 Mesa de coordenadas................................................................................ 24
Figura 3.9 Garra manipuladora.................................................................................... 25
Figura 3.10 Dimensionamento do motor...................................................................... 26
Figura 3.11 Diagrama de corpo livre da carga que ser elevada................................ 27
Figura 3.12 Diagrama de corpo livre de carga que ser elevada................................ 28
Figura 3.13 Circuito de acionamento de motor ponte H.............................................. 31
Figura 3.14 Circuito de acionamento de motor ponte H.............................................. 32
Figura 3.15 Circuito de acionamento de motor ponte H.............................................. 32
Figura 3.16 Circuito de acionamento de motor ponte H.............................................. 33
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LISTA DE SIMBOLOS
- Ohm
- Nmero PI
Cc Corrente Continua
rpm - Rotaes por minuto
s - Segundos
m - Metros
mA - Miliampre
V - Volts
A - Ampre
mm - Milmetros
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CAPTULO 1
INTRODUO
A disciplina de mecatrnica, ofertada especificamente para o curso de Engenharia
Mecatrnica da Faculdade Eniac, tem por objetivos:
- Compreender e aplicar um tratamento introdutrio de teorias envolvendo o
conceito de mquinas de elevao e transportes.
A necessidade de movimentao de cargas nos diversos ambientes de minerao,
industrial, porturio e de comrcio aumenta proporcionalmente ao crescimento
econmico exigindo equipamentos especficos que necessitam uma grande
aplicao dos conhecimentos de engenharia.
Os equipamentos de movimentao de carga existentes nas empresas modernas
apresentam uma grande diversidade de formas construtivas devido variedade de
suas aplicaes. Este projeto tem como objetivo desenvolver a aplicao dos
conceitos de engenharia mecnica na construo dos equipamentos que esto
mais presentes nas empresas modernas. Os conceitos utilizados neste projeto
podero auxiliar no estudo de outras aplicaes mais especificas.
As mesas de coordenadas so utilizadas nas indstrias de maquinas ferramenta,
robs industriais, dosadores de fluido, fabricao de placas de circuito impressos,
etc. Um grande nmero de mesas de coordenadas, ainda existentes no mercado,
de acionamento manual, em que o operador deve posicionar a estrutura por meio
de volantes, esse tipo de mesa apresenta a vantagem de reduzido custo de
aquisio e de manuteno e pode se manuseada com facilidade por operrios
sem que haja necessidade de treinamento adicional.
1.1 ROBS MANIPULADORES
Ao longo das ltimas dcadas, a abertura de mercado e o processo de
globalizao da economia tm levado o setor industrial a um novo padro de
concorrncia, onde as formas tradicionais de gesto e produo no so mais
suficientes para garantir a lucratividade e sobrevivncia no mercado que se
apresentam cada vez mais competitivas e exigentes em qualidade, custo e
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atendimento de prazos. Visando o aumento de produtividade e padronizao na
qualidade de produtos, muitas indstrias tm implementado a automatizao de
sua produo baseada na utilizao de robs manipuladores para realizao de
tarefas pr-determinadas e repetitivas. Neste panorama, os robs manipuladores
esto sendo cada vez mais utilizados em atividades que envolvem preciso e alta
velocidade (UNECE, 2004).
Os robs manipuladores so basicamente dispositivos de posicionamento que
podem ter inmeros graus de liberdade, formados por cadeias de elos, em cuja
extremidade fixada uma ferramenta ou dispositivo com o qual realizada a
tarefa. Os elos que foram a cadeia so interligados atravs de juntas s quais
determinam o grau de liberdade do mecanismo e podem ter movimentos de
translao (prismtico) ou de rotao (rotacional). Assim, um rob manipulador
pode ser classificado, quanto ao sentido dos movimentos realizados e quanto
fonte de alimentao requerida.
Quanto configurao fsica, um rob manipulador pode ser de coordenadas
cartesianas, coordenadas cilndricas, coordenadas esfricas, SCARA (Selective
Compliance Assembly Robot Arm), entre outros. Quanto fonte de alimentao
requerida pode ser hidrulicos, pneumticos, hidropneumticos, eltricos, eletro-
hidrulicos, eletropneumticos, eletromagnticos, entre outros.
Os primeiros trabalhos em robtica de manipulao datam do fim da Segunda
Guerra Mundial no ano de 1945, mquinas do tipo Mestre-Escravo foram
introduzidas e desenvolvidas para manipular materiais perigosos, como
substncias radioativas entre os anos 1940 e 1950.
Em 1950 a General Mills Corporation (EUA) desenvolveu o rob gantry-robot, que
era um manipulador cartesiano.
Figura 1.1 Gantry-Robot
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1.2 FABRICANTES DE ROBS CARTESIANOS
Toshiba Machine system robots Cartesian SINGLE-AXIS
O sistema da Toshiba pode ser encontrado venda no mercado em vrios eixos ou
em um nico eixo separado. O sistema de controle pode ser programado via
computador ou console de programao. Todos os eixos so controlados por
servo-motores com fuso de esferas e guias lineares e o tamanho dos eixos varia
tipicamente entre 50 mm e 1500 mm. Para aplicaes onde um nico eixo ou 2
eixos so suficientes para executar a tarefa, esta se torna uma opo muito mais
barata pois, nestes eixos, os motores podem ser montados em linha com os eixos
para reduzir o seu tamanho.
Modelo I&J 2300-110 da Fisnar
Um rob com 3 eixos, 110V, com rea de trabalho em 300 mm x 320 mm, que
possui repetitividade de 0,01 mm, um sistema de fcil programao utilizando
um console ou um software baseado no Windows 98/2000. O rob ainda pode
operar com um carto de memria de propsito geral que inserido no seu sistema
de controle, permitindo executar 100 programas, 6000 pontos por carto de
memria.
Mdulos Ez EPSON Robots
um mdulo que possui um ou mais eixos, cada eixo com um servo-motor que
responsvel pelo movimento e monitoramento da posio do eixo. Este servomotor
acionado por um servodrive que, por sua vez, comandado por um computador.
O usurio faz a programao dos movimentos no PC ou em um teach pendant
acoplado ao PC. O modo de programao o teach in, onde o programador
posiciona o rob na posio desejada e memoriza as coordenadas dos eixos.
O monitoramento de posio feito com encoders absolutos, que possuem a
caracterstica de no precisar de contadores externos.
Possui controles baseados em PC, e pode controlar at 12 eixos criando uma vasta
rea de possibilidades.
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CAPTULO 2
FUNDAMENTAO TERICA
2.1 MOTOR DC
Um motor de corrente contnua converte energia eltrica em energia mecnica,
como qualquer motor, mas tem uma caracterstica que o individualiza: deve ser
alimentado com tenso contnua. Essa tenso contnua pode provir de pilhas e
baterias, no caso de pequenos motores, ou de uma rede alternada aps retificao,
no caso de motores maiores. Os principais componentes de um motor de corrente
contnua (motor CC, por simplicidade) so descritos como segue:
Estator: contm um enrolamento (chamado campo), que alimentado
diretamente por uma fonte de tenso contnua, no caso de pequenos motores, o
estator pode ser um simples im permanente;
Rotor: contm um enrolamento (chamado armadura), que alimentado por uma
fonte de tenso contnua atravs do comutador e escovas de grafite;
Comutador: dispositivo mecnico (tubo de cobre axial mente segmentado) no qual
esto conectados os terminais das espiras da armadura, e cujo papel inverter
sistematicamente o sentido da corrente contnua que circula na armadura.
Figura 2.1 Motor DC
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A figura mostra a estrutura bsica de um motor de corrente contnua elementar
com im permanente no estator. Observe que a armadura possui apenas uma
espira (dois plos) e que o comutador tem apenas dois segmentos. As escovas de
grafite so fixas e, medida que a armadura gira uma volta, hora cada uma delas
fica em contato eltrico com uma metade do comutador, hora com a outra metade.
Isso significa que a corrente na espira da armadura hora tem um sentido, hora o
sentido contrrio. Esse mecanismo essencial para o funcionamento dos motores
CC, evitando que a armadura estacione em uma posio de equilbrio, como ficar
claro mais adiante.
Figura 2.2 Estrutura bsica de um motor cc
2.2 MOTORES DE CORRENTE CONTINUA: PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO
O funcionamento dos motores CC baseia-se no princpio do eletromagnetismo
clssico pelo qual um condutor carregando uma corrente mergulhado em um
fluxo magntico e fica submetido a uma fora eletromagntica. Embora tenha sido
explicado anteriormente, esse princpio repetido aqui por facilidade: Um condutor
transportando uma corrente eltrica e atravessada por um fluxo magntico fica
submetido a uma fora de natureza eletromagntica.
Figura 2.3 Estrutura do motor
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Observe que o fluxo magntico pode ser produzido por um im permanente, como
na figura, ou um eletrom. Note ainda que o sentido da fora pode mudar se o
sentido do fluxo ou o sentido da corrente tambm mudar. O mais importante,
perceber que as direes do fluxo, da corrente e da fora eletromagntica so
sempre ortogonais entre si, ou seja, formam sempre ngulos de 90. Dados os
sentidos do fluxo e da corrente, o sentido da fora pode ser obtido usando-se a
regra da mo esquerda:
Coloque o dedo indicador no sentido do fluxo;
Coloque o dedo mdio no sentido da corrente;
O sentido da fora ser aquele apontado pelo dedo polegar. No caso de um motor
CC, a criao do torque que faz o rotor (armadura) mover-se pode ser explicada
com a ajuda da figura 2.3, que mostra um motor CC elementar de dois plos (o
mais simples possvel) em corte transversal.
Figura 2.4 Motor cc elementar de dois plos
Na figura, o enrolamento de campo (estator) est dividido em duas partes ligadas
em srie (a ligao foi omitida na figura por simplicidade) que produzem um fluxo
magntico constante no sentido norte-sul. A armadura (rotor) formada por vrias
espiras enroladas sem um ncleo ferromagntico e cujos terminais so conectados
nos dois segmentos do comutador (na parte central, em vermelho). A corrente que
circula na armadura fornecida por uma fonte CC e injetada atravs das duas
escovas de grafite. Na situao ilustrada na figura, a corrente sai pela parte
superior da armadura e entra na parte inferior. Em motores com mais de dois plos,
a armadura possui vrios enrolamentos distribudos pelo ncleo e o comutador
formado por vrios segmentos. Aplicando-se a regra da mo esquerda, obtm-se
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os sentidos das foras eletromagnticas que se estabelecem na parte lateral das
espiras, criando um torque eletromecnico que faz a armadura girarem no sentido
horrio.
2.3 APLICAES
Os motores CC de pequeno porte so muito utilizados em brinquedos e
equipamentos portteis pelo fato de poderem ser acionados por meio de pilhas e
baterias. So tambm muito comuns em veculos (motor de arranque, limpador de
pra-brisas, etc.) pela mesma razo. Pelo fato de permitirem fcil e precisa
variao de velocidade, motores CC so muito utilizados para trao eltrica de
trens, metr e nibus eltricos. Na indstria, usado para acionar cargas que
precisam ter sua velocidade alterada de forma controlada dependendo do
processo. Em geral, um motor CC mais caro que um de corrente alternada de
mesmo porte, pois tem mais enrolamentos e o comutador. A manuteno do
comutador deve ser feita periodicamente, o que encarece um pouco sua operao.
2.4 ELETROQUIMICA BATERIA E PILHAS
Figura 2.5 Tipos de Baterias
As pilhas secas so do tipo zinco-carbono, so geralmente usadas em lanternas,
rdios e relgios. Esse tipo de pilha tem em sua composio Zn, grafite e MnO
que pode evoluir para MnO(OH). Alm desses elementos tambm importante
mencionar a adio de alguns elementos para evitar a corroso como: Hg, Pb, Cd,
In. Estas pilhas contm at 0,01% de mercrio em peso para revestir o eletrodo de
zinco e assim reduzir sua corroso e aumentar o seu desempenho. O NEMA
(Associao Nacional Norte-Americana dos Fabricantes Eltricos) estima que 3,25
pilhas zinco-carbono per capita so vendidas ao ano nos Estados Unidos da
Amrica. As pilhas alcalinas so compostas de um nodo, um "prego" de ao
envolto por zinco em uma soluo de KOH alcalina (pH14), um ctodo de anis de
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MnO2 compactado envoltos por uma capa de ao niquelado, um separador de
papel e um isolante de nylon. At 1989, a tpica pilha alcalina continha mais de 1%
de mercrio. Em 1990, pelo menos trs grandes fabricantes de pilhas domsticas
comearam a fabricar e vender pilhas alcalinas contendo menos de 0,025% de
mercrio. A NEMA estima que 4,25 pilhas alcalinas per capita so vendidas por
ano nos EUA.
2.5 BATERIAS RECARREGVEIS
Figura 2.6 Bateria 12V
As baterias recarregveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu de
pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de nquel-cdmio (Ni-Cd) devido
sua grande representatividade, cerca de 70% das baterias recarregveis so de
Ni-Cd. O volume global de baterias recarregveis vem crescendo 15% ao ano. As
baterias de nquel-cdmio tm um eletrodo (ctodo) de Cd, que se transforma em
Cd(OH), e outro (nodo) de NiO(OH), que se transforma em Ni(OH). O eletrlito
uma mistura de KOH e Li(OH). As baterias recarregveis de Ni-Cd podem ser
divididas basicamente em dois tipos distintos: as portteis e as para aplicaes
industriais e propulso. Em 1995 mais de 80% das baterias de Ni-Cd eram do tipo
porttil. Com o aumento da utilizao de aparelhos sem fio, notebooks, telefones
celulares e outros produtos eletrnicos aumentaram a demanda de baterias
recarregveis. Como as baterias de Ni-Cd apresentam problemas ambientais
devido presena do cdmio outros tipos de baterias recarregveis portteis
passaram a ser desenvolvidos. Esse tipo de bateria amplamente utilizado em
produtos que no podem falhar como equipamento mdico de emergncia e em
aviao. As baterias recarregveis de nquel metal hidreto (NiMH) so aceitveis
em termos ambientais e tecnicamente podem substituir as de Ni-Cd em muitas de
suas aplicaes, mas o preo de sua produo ainda elevado quando comparado
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ao das de Ni-Cd.Foi colocado no mercado mais um tipo de bateria recarregvel
visando uma opo utilizao da bateria de Ni-Cd. Esse tipo de bateria o de
ons de ltio. As baterias de Ni-Cd apresentam uma tecnologia madura e bem
conhecida, enquanto os outros dois tipos so recentes e ainda no conquistaram
inteiramente a confiana do usurio. 2.3-Pilhas/Baterias e a Sade Algumas
substncias que fazem parte da composio qumica das baterias so
potencialmente perigosas e podem afetar a sade. Especificamente, o chumbo, o
cdmio e o mercrio. Metais como o chumbo podem provocar doenas
neurolgicas; o cdmio afeta condio motora, assim como o mercrio. evidente
que este assunto est em permanente pesquisa e a presena destes produtos est
sendo reduzida. No entanto, no h ocorrncia registrada de contaminao ou
prejuzo sade. Tambm no h registro de ocorrncia de qualquer dano
causado ao meio ambiente decorrente da deposio de pilhas em lixes. As
empresas que representam as marcas Duracell, Energizer, Eveready, Kodak,
Panasonic, Philips, Rayovac e Varta, que compem o Grupo Tcnico de Pilhas da
ABINEE tm investido nos ltimos anos somas considerveis de recursos para
reduzir ou eliminar estes materiais. Hoje elas j esto atendendo as exigncias do
artigo seis Da Resoluo 257 do CONAMA que estabelece os nveis mximos
dessas substncias em cada pilha/bateria.
Cuidados: Pilhas novas: obedecer a informao dos fabricantes dos aparelhos,
com relao plos positivos e negativos das pilhas. No misturar pilhas velhas
com novas ou pilhas de sistemas eletroqumicos diferentes. No remover o
invlucro das pilhas. Pilhas usadas: no guardar, principalmente de forma aleatria.
No caso de ocorrer vazamento, lave as mos com gua abundante; se ocorrer
irritao procure o mdico.
2.6 CAPACIDADES DE UMA BATERIA
A capacidade de uma bateria de armazenar carga expressa em ampre-hora (1
Ah =3600 Coulomb). Se uma bateria puder fornecer um ampre (1 A) de corrente
(fluxo) por uma hora, ela tem uma capacidade de 1 Ah em um regime de descarga
de 1h (C1). Se puder fornecer 1 A por 100 horas, sua capacidade 100 Ah em um
regime de descarga de 100h (C100). Quanto maior a quantidade de eletrlito e
maior o eletrodo da bateria, maior a capacidade da mesma. Assim uma pilha
minscula do tipo AAA tem muito menos capacidade do que uma pilha muito maior
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(por exemplo, do tipo D), mesmo que ambas realizem as mesmas reaes
qumicas (por exemplo: pilhas alcalinas). Por causa das reaes qumicas dentro
das pilhas, a capacidade de uma bateria depende das condies da descarga tais
como o valor da corrente eltrica, a durao da corrente, a tenso terminal
permissvel da bateria, a temperatura, e os outros fatores. Os fabricantes de bateria
usam um mtodo padro para avaliar suas baterias. A bateria descarregada em
uma taxa constante da corrente sobre um perodo de tempo fixo, tal como 10 horas
ou 20 horas. Uma bateria de 100 ampres-hora avaliada assim para fornecer 5 A
por 20 horas na temperatura ambiente. A eficincia de uma bateria diferente em
taxas diferentes da descarga. Ao descarregar-se em taxas baixas (correntes
pequenas), a energia da bateria entregue mais eficientemente do que em taxas
mais elevadas da descarga (correntes elevadas). Isto conhecido como a lei de
Peukert.
2.7 SISTEMAS DE TRANSMISSO POLIA E CORREIA
Polia
Polias so elementos mecnicos circulares, com ou sem canais perifricos,
acoplados a eixos motores e movidos por mquinas e equipamentos. As polias,
para funcionar, necessitam da presena de vnculos chamados correias. Quando
em funcionamento, as polias e correias podem transferir e/ou transformar
movimentos de um ponto para outro da mquina. Sempre haver transferncia de
fora.
As polias so classificadas em dois grupos: planas e trapezoidais. As polias
trapezoidais so conhecidas pelo nome de polias em V e so as mais utilizadas
em mquinas.
Figura 2.7 Polia
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Correia
As correias so elementos de mquinas cuja funo manter o vnculo entre duas
polias e transmitir fora. As mais utilizadas so as planas e as trapezoidais. As
correias trapezoidais tambm so conhecidas pelo nome de correias em V.
Os materiais empregados na fabricao de correias so os seguintes: borracha;
couro; materiais fibrosos e sintticos base de algodo, viscose, perlon, nilon e
materiais combinados base de couro e sintticos. A grande maioria das correias
utilizadas em mquinas industriais so aquelas constitudas de borracha revestida
de lona. Essas correias apresentam cordonis vulcanizados em seu interior para
suportarem as foras de trao.
Existem cinco perfis principais padronizados de correias em V para mquinas
industriais e trs perfis, chamados fracionrios, usados em eletrodomsticos. Cada
um deles tem seus detalhes, que podem ser vistos nos catlogos dos fabricantes.
As correias em V com perfis maiores so utilizados para as transmisses
pesadas, e as com perfis menores para as transmisses leves. O uso de correias
com perfis menores, em transmisses pesadas, contraproducente, pois exige a
presena de muitas correias para que a capacidade de transmisso exigida seja
alcanada.
Colocao de Correias
Para colocar uma correia vinculando uma polia fixa a uma mvel, deve-se recuar a
polia mvel aproximando-a da fixa. Esse procedimento facilitar a colocao da
correia sem perigos de danific-la. No se recomenda colocar correias forando-as
contra a lateral da polia ou usar qualquer tipo de ferramenta para for-la a entrar
nos canais da polia. Esses procedimentos podem causar o rompimento das lonas e
cordonis das correias. Aps montar as correias nos respectivos canais das polias
e, antes de tencion-las, deve-se gir-las manualmente para que seus lados
frouxos fiquem sempre para cima ou para baixo, pois se estiverem em lados
opostos o tensionamento posterior no ser uniforme.
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Figura 2.8 Polia e Correia
Tensionamento de Correias
O tensionamento de correias exige a verificao dos seguintes parmetros:
Tenso ideal: deve ser a mais baixa possvel, sem que ocorra deslizamento,
mesmo com picos de carga;
Tenso baixa: provoca deslizamento e, consequentemente, produo de calor
excessivo nas correias, ocasionando danos prematuros;
Tenso alta: reduz a vida til das correias e dos rolamentos dos eixos das polias.
Transmisso por Polia e Correia
Para transmitir potncia de uma rvore outra, alguns dos elementos mais antigos
e mais usados so as correias e as polias. As transmisses por correias e polias
apresentam as seguintes vantagens:
Possuem baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistncia ao
desgaste e funcionamento silencioso;
So flexveis, elsticas e adequadas para grandes distncias entre centros.
Figura 2.9 Tencionamento entre Polia e Correia
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CAPITULO 03
DESENVOLVIMENTO
Com a inicializao do projeto, a primeira parte a ser desenvolvida pelo grupo do
projeto integrador foi a elaborao do cronograma do projeto rob com
seguimentos de coordenadas com deslocamento em xz, para dar inicio ao projeto o
grupo se reuniu seguindo cada etapa do planejamento, com isso foram inicializados
a busca de pesquisas voltada aos componentes sendo respectivamentes: Motores
Dc que sero responsveis por todo o acionamento mecnico tendo como principio
de funcionamento converter toda energia eltrica em energia mecnica trazendo
toda aplicabilidade de movimentao e rotao para o projeto, para a projeo dos
motores sobre a mesa de coordenadas o grupo utilizou o software solidworks que
foi responsvel nesta primeira etapa por toda a projeo mecnica do projeto,
assim a fixao dos motores sero feitas atravs de parafusos e mancais sobre o
corpo fsico do projeto composto de hastes metlicas (hyspex), no seguimento do
projeto foram desenvolvidas pesquisas sobre o tipo de transmisses utilizados para
toda a movimentao do rob sendo elas no seguimento do eixo x e z, para
determinar esses movimentos o grupo utilizar o esquema mecnico de
transmisses entre polia e correia tendo como principio de funcionamento no
projeto, a aplicao de uma polia acoplada no eixo do motor constituindo de um
vinculo simples chamado de correia o esquema mecnico quando em
funcionamento, as polias e correias podem transferir e/ou transformar movimentos
de um ponto para outro da mesa. Com o projetos em andamento foram relevantes
e de suma importncia apresentar neste documento os clculos inicias do projeto
mecnico sendo: o torque determinado para que o rob percorra sua trajetria com
uma carga determinada em seu brao manipulador, velocidade angular, frequncia
do motor entre outros clculos apresentado no projeto mecnico que compe o
documento.
As etapas desenvolvidas pelo grupo no projeto tambm foram constitudas de
pesquisas no projeto eltrico onde so determinados os parmetros para as
ligaes eltricas para o acionamento dos motores do rob com isso determinando
os movimentos do mesmo. O grupo utilizou nesta primeira etapa do projeto
diferentes tipos de organizaes para que o mesmo se conclua com sucesso,
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abaixo ser representado o controle de processo do projeto que determinar cada
passo para a concluso do mesmo:
Figura 3.1 Controle de processo da mesa de coordenadas
A imagem acima representa o processo em que o grupo adotou como metas a
serem realizadas pelo grupo com nfase no projeto.
Para que o grupo chegasse aos parmetros do controle de processo foi elaborada
uma pesquisa sobre gerenciamento de projetos com isso o grupo chegou as
seguintes snteses:
Figura 3.2 Estrutura do controle de processo
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Cada processo acima se refere a um aspecto a ser considerado dentro da gerncia
de projetos e, todos os processos devem estar presentes quando da execuo do
projeto para que esse tenha sucesso.
O conjunto de conhecimentos tcnicos de gerenciamento de projetos necessrios
para o perfeito desempenho da funo percorre seis reas do conhecimento,
descrita abaixo.
Figura 3.3 Estrutura do controle de processo
Em conjunto com esses seguimentos o grupo realizou uma srie de analise sobre o
andamento do projeto e controle assim o grupo definiu os parmetros de cada
etapa a ser desenvolvida do projeto ciando assim o cronograma do projeto:
Figura 3.4 Desenvolvimento do cronograma de projeto
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Figura 3.5 Gerenciamento e processo do gerenciamento de projeto
Gerenciamento da integrao: O objetivo principal realizar as negociaes dos
conflitos entre objetivos e alternativos do projeto com a finalidade de atingir ou
exceder as necessidades e expectativas de todas as partes interessadas. Envolve
o desenvolvimento e a execuo do plano do projeto, e o controle geral de
mudanas.
.Gerenciamento do escopo: O objetivo principal definir e controlar o que deve e
que no deve estar includo no projeto. Consistem da inicializao, planejamento,
definio, verificao e controle de mudanas do escopo.
Gerenciamento do prazo: O objetivo principal garantir o trmino do projeto no
tempo certo. Consiste da definio, ordenao e estimativa de durao das
atividades, e de elaborao e controle de prazo.
Gerenciamento do custo: O objetivo principal garantir que o projeto seja
executado dentro dos oramentos aprovado. Consiste de planejamento de
recursos, e estimativa, oramento de qualidade.
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Gerenciamento da qualidade do projeto: O objetivo principal garantir que o
projeto vai satisfazer as exigncias. Consiste de planejamento, garantia e controle
de qualidade.
Gerenciamento da comunicao: O objetivo principal garantir a gerao
adequada e apropriada, coleta, disseminao, armazenamento e disposio final
das informaes do projeto. Consiste do planejamento da comunicao,
distribuio da informao, relatrio de acompanhamento e encerramento de
atividades.
Gerenciamento de risco: O objetivo principal maximizar os resultados de
ocorrncias positivas e minimizar as consequncias de ocorrncias negativas.
Consiste de identificao, quantificao, tratamento e controle de tratamento de
riscos.
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3.1 PROJETO MECNICO
Principio de funcionamento do sistema mecnico do rob manipulador e
posicionador.
A ilustrao descreve a relao entre os conceitos de rob, manipulador e
posicionador.
Manipulador
Termo geral para unidades mecnicas usadas para movimentar objetos,
ferramentas, etc. O termo manipulador inclui rob e posicionador. Os conceitos de
rob e posicionador esto includos no termo genrico Manipulador.
Rob
Unidade mecnica.
Posicionador
Unidade mecnica usada para movimentar um objeto de trabalho. Pode ter um ou
vrios eixos, normalmente no mximo 3.
O que uma unidade mecnica?
Um mecanismo que pode ser manobrado comumente chamando de unidade
mecnica. Uma unidade mecnica pode ser um rob, um nico eixo externo ou
conjunto de eixos externos, por exemplo, um posicionador com dois eixos.
Manipulador
Rob Posicionador
-
23
Figura 3.6 Mesa de coordenadas xz
A ilustrao (Detalhe A) mostra o ponto central o ponto do qual se define a
orientao do brao articulado/ manipulador.
O brao articulado define o posicionamento do rob. Em geral, o brao articulado
manobrado ou movido atravs de acionamentos manuais, definindo a origem do
sistema de coordenadas do rob.
Figura 3.7 Mesa de coordenadas xz
500
300
-
24
O objetivo de trabalho um sistema de coordenadas com propriedades especificas
associada a ele. O seu uso principal simplificado devido aos seus deslocamentos
e tarefa especifica do processo do objeto.
As cargas so importantes ao trabalhar com agarradores. Para posicionar e
manipular um objeto da forma mais precisa possvel, preciso considerar o seu
peso. Deve-se escolher qual usar para a manobra.
O que um sistema de coordenadas: Um sistema de coordenadas define o espao
em duas ou trs dimenses e um ponto zero fixo a partir do qual todos os pontos
no espao do sistema de coordenadas podem ser descritos.
A representao do sistema de coordenadas da mesa do modulo de mecatrnica
constitui um trabalho nas seguintes coordenadas:
Figura 3.8 Mesa de coordenadas
O sistema de acionamento das coordenadas executado atravs dos movimentos
manuais do joystick. O sistema de coordenadas da base mais fcil de usado, pois
s depende dos acionamentos mecnicos gerados pelo motor atravs de polias e
correias.
Z
X
500
300
-
25
Figura 3.9 Garra manipuladora
A imagem acima representa o atuador da mesa de coordenadas, sistema montado
na extremidade do vinculo da base do rob, cuja tarefa agarrar objetos com a
principal funo de transferi-los de um lugar para outro. A operao do atuador o
objetivo final na operao de um rob, assim todos os demais sistemas so
projetados para habilitar sua operao.
O atuador de extrema importncia na execuo de uma tarefa, portanto
necessrio que o mesmo sege adequadamente projetado e adaptado as condies
do seu meio e rea de trabalho.
A garra projetada acima tem como funo agarrar objetos de diferentes tamanhos e
formas, os vnculos so movimentados por pares de cabo, onde um cabo flexiona a
articulao e o outro a estende, sua destreza em segurar objetos de formas
irregulares e tamanhos diferentes se deve ao grande nmero de vinculo.
-
26
Figura 3.10 Dimensionamento do Motor
A imagem acima demonstra o percurso a ser exercido pelo rob para a captura dos
materiais, o objetivo determinar o torque, a potncia e a rotao de um motor
para elevar uma carga de 1kg a uma altura de 300mm em 3s.
A velocidade linear para a carga ser elevada calculada atravs da equao 1.
(1)
=
=0,3
3
= 0,1 1
A velocidade angular pode ser determinada pela equao 2.
= (2)
0,1 = 0,004
= 25 1
Parreto (2002) forneceu a relao entre a velocidade angular e a rotao pela
equao 3.
(3)
=
30
25 =
30
= 238,73
500
300
-
27
O diagrama de corpo livre representado na figura abaixo, indica que durante o
movimento da carga, o motor ir executar uma fora tangencial igual a trao na
haste que por sua vez igual a fora peso.
Figura 3.11 Diagrama de corpo livre da carga que ser elevada
Com analise da imagem acima chegamos aos seguintes conceitos abaixo:
= = (4)
=
= 1 9,8
= 9,8
Conforme Halliday (2002), a potencia dada pela equao 5.
(5)
=
= 9,8 0,1
= 0,98
O torque calculado utilizando a equao 6 (Melconian/2008).
(6)
=30
.
= 30 0,98
238,73
= 0,0392
= 0,0392 0,102 100
= 0,39984/
-
28
Para calcular a frequncia em Hz.
(7)
= 60
=238,73
60
= 4
Figura 3.12 Diagrama de corpo livre da carga que ser elevada
A imagem acima retrata o equilbrio de um corpo rgido, com isso a imagem
demonstra os vetores sendo eles:
= Fora de reao no ponto A;
= Fora de reao no ponto B;
= Fora peso;
= Fora peso.
A haste que faz parte do mecanismo de sustentao da mesa de coordenadas
constitui de um hyspex ref 74300 homogneo de massa 1kg est apoiada nos seus
extremos A e B, distanciados de 0,5m. Foi colocado uma haste para a sustentao
do brao manipulador de 1kg a 23cm da extremidade B.
-
29
As equaes abaixo representaram os mdulos das foras que os apoios exercem
sobre a barra em A e B, respectivamente.
A equao representada abaixo nos mostra uma definio sobre a somatria das
foras no eixo x, na situao em que est representada acima no a foras
representativas no sentido do eixo x com isso se resultando na somatria das
foras em zero.
(8)
= 0
A equao abaixo representar os valores respectivos da fora peso atuantes na
mesa de coordenadas.
(9)
1 = 2 = .
1 = 2 = 1 9,8
1 = 2 = 9,8
Para chegarmos a esses resultados devemos encontrar o valor respectivo atuante
sobre o mesmo, em nosso projeto a haste que sustenta o brao manipulador se
torna a carga em que devemos efetuar os clculos para que o trabalho seja regular.
Com isso encontramos w2=1kg se refere a massa da haste do brao manipulador,
multiplicando pela equao (m x g) encontramos o valor real do peso da haste
sendo 9,8N.
A equao aplicada abaixo uma condio que ser adotada para a prxima
aplicao, sendo assim:
(10)
= 0
-
30
A equao tem como objetivo gerar os valores respectivos das foras de reao na
vertical do ponto Ra e Rb, portanto:
(11)
+ = 1 + 2
+ = 9,8 + 9,8
+ = 19,6
Com a equao acima chegamos ao valor de 19,6N, representando as foras de
reao na mesa de coordenadas em sua barra homognea.
A prxima equao a ser abordada nos dar o valor exato da reao de um
determinado ponto sendo assim apresentada a somatria dos momentos:
(12)
= 0
Colocando-se zero em uma das extremidades do ponto chegamos a seguinte
resoluo:
(13)
+1 +2 = 0
Zerando a incgnita MRa e convertendo as unidades de cada valor temos os
seguintes resultados:
1 0,25 + 2 0,27 0,5 = 0
9,8 0,25 + 9,8 0,27 =
= 2,45 + 2,64
= 5,1
-
31
Voltando a equao de (11) encontraremos o valor da incgnita Ra:
(14)
+ 5,1 = 19,6
= 19,6 5,1
= 14,5
Com a equao efetivada acima chegamos ao valor da ultima incgnita sendo o
valor de 14,5N, portanto definisse os valores dos esforos atuantes na barra
homognea e na haste de sustentao do brao manipulador.
Analise de simulaes mesa de coordenadas xz
Propriedade do estudo
Nome do estudo Estudo de simulao
Tipo de anlise Esttico
Tipo de malha: Malha slida
Tipo de Solver FFEPlus
Efeito no plano: Desativado
Mola suave: Desativado
Atenuao inercial: Desativado
Efeito trmico: Inserir temperatura
Temperatura de deformao zero 298.000000
Unidades Kelvin
-
32
Inclui efeitos da presso de fluidos do
SolidWorks SimulationXpress
Desativado
Atrito: Desativado
Ignorar folga para contato com
superfcie
Desativado
Usar mtodo adaptvel: Desativada
Unidades
Sistema de unidades: SI
Comprimento/Deslocamento mm
Temperatura Kelvin
Velocidade angular: rad/s
Tenso/presso N/m^2
Propriedades do material
Nome do material: 3,1655 (EN AW-2011)
Descrio: AlCu6BiPb
Origem do material:
Tipo de modelo do material: Isotrpico elstico linear
Critrio de falha predeterminado: Tenso de von Mises mxima
Dados do aplicativo:
Nome da
propriedade
Valor Unidades Tipo de valor
-
33
Mdulo elstico 7e+010 N/m^2 Constante
Coeficiente de
Poisson
0.3897 NA Constante
Mdulo de
cisalhamento
2.7e+010 N/m^2 Constante
Massa especfica 2700 kg/m^3 Constante
Resistncia
trao
4e+008 N/m^2 Constante
Limite de
escoamento
3.5e+008 N/m^2 Constante
Coeficiente de
expanso trmica
2.4e-005 /Kelvin Constante
Condutividade
trmica
204 W/(m.K) Constante
Calor especfico 940 J/(kg.K) Constante
Restries e Cargas
Nome da restrio Conjunto de seleo Descrio
Fixo-1 haste superior
lateral-2, haste superior-
2, haste superior lateral-
1, haste superior-1.
Ativado 4 Face(s) fixo.
Fixo-1 haste superior
lateral-2, haste superior-
2, haste superior lateral-
1, haste superior-1.
Ativado 4 Face(s) fixo.
-
34
Carga
Nome da carga Conjunto de
seleo
Tipo de
carregamento
Descrio
Fora-1 haste
superior lateral-1,
haste superior-1,
haste superior-2,
haste superior
lateral-2
Ativado 8 Face(s)
aplicar fora
normal 1N
usando
distribuio
uniforme
Carregamento
sequencial
Gravidade-1 Gravidade com
relao Plano
superior com
acelerao da
gravidade-9.81
m/s^2normal ao
plano de
referncia
Carregamento
sequencial
Contato
Estado do contato: faces em contato-Livres
Contato global Componente de contato: Unido
ativado Mesa de Coordenadas
Descrio:
Informaes de malha
Tipo de malha: Malha slida
Gerador de malhas usado: Malha padro
-
35
Transio automtica: Desativada
Superfcie lisa: Ativada
Verificao Jacobiana: 4 Points
Tamanho do elemento: 13.73 mm
Tolerncia: 0.68648 mm
Qualidade: Alta
Nmero de elementos: 111080
Nmero de ns: 205692
Tempo para concluso da malha
(hh;mm;ss):
00:01:55
Nome do computador: USER
Foras de reao
Conjunto
de
seleo
Unidades Soma X Soma Y Soma Z Resultante
Todo o
corpo
N 0.000882328 66.9144 0.000948053 66.9144
-
36
Foras de corpo livre
Conjunto
de
seleo
Unidades Soma X Soma Y Soma Z Resultante
Todo o
corpo
N 5.15338e-
006
3.76205e-
005
2.58492e-
005
4.59352e-
005
Momento de corpo livre
Conjunto
de
seleo
Unidades Soma X Soma Y Soma Z Resultante
Todo o
corpo
N-m 0 0 0 1e-033
Resultados do estudo
Resultados predeterminados
Nome Tipo Mn Local Mx. Local
Tenso1 VON: tenso
de von Mises
0.965026
N/m^2
N:
160259
(7.20029 mm,
-282.101 mm,
-214.336
mm)
315038
N/m^2
N:
84867
(312.489 mm,
-22.8946 mm,
-210 mm)
-
37
Deslocamento1 URES:
Deslocament
o resultante
0 mm
N:
18263
(440.7 mm,
-21.1014 mm,
-250 mm)
0.001067
31 mm
N:
77987
(306.489 mm,
-36.6024 mm,
5.96601e-006
mm)
Deformao
1
ESTRN :
Esforo
equivalente
2.11079e
-010
Elemento
: 83115
(5.23566 mm,
-281.538 mm,
-212.84 mm)
2.49855e
-006
Elemento
: 37005
(312.741 mm,
-24.1789 mm,
-206.609
mm)
Figura 3.13 Analise de plotagem deformao esttica mesa de coordenadas xz
-
38
Figura 3.14 Analise de plotagem deformao esttica mesa de coordenadas xz
A imagem acima retrata os estudos mecnicos executados na aplicao da mesa
de coordenadas eixos xz, a simulao anterior retrata o nvel de deformao
gerada na estrutura dos perfis, os testes gerados se adequaram a uma
determinada situao onde gerada uma carga de 1N sobre a parte superior dos
perfis de alumnio, assim gerando os pontos crticos para uma possvel deformao
dos elementos estruturais do projeto.
Com base nas analise a figura 3.14 representa os pontos crticos diante de uma
escala de cores onde cada cor determinada a um nvel de deformao, a regio
que representada pela cor azul atribui a possibilidade de no sofrer deformaes
na atribuio de uma determinada carga de no mximo 1N, nestas analises os
ponto que representam maiores criticas so os pontos de ligao da estrutura onde
se atribuem a fixao dos elementos sendo eles cantoneiras e parafusos, esses
elementos sofrem uma determinada foro de deformao na escala se atribui a
cor amarela levando a um nvel de ateno.
-
39
Figura 3.15 Analise de plotagem deslocamento esttico mesa de coordenadas xz
Os estudos elaborados no deslocamento esttico retribuem na construo do
projeto com suma importncia na analise de estrutura, pois a parte de um corpo
que deve suportar os esforos nele aplicados. Sendo assim, possvel classificar
os esforos que atuam nesta estrutura sendo os esforos externos e esforos
internos.
Os esforos externos neste prottipo so aqueles que so aplicados por outros
agentes. Os esforos internos so aqueles que aparecem nos pontos internos dos
slidos acima, oriundos da existncia dos externos.
Os esforos externos gerados nesta prototipagem podem ser divididos em esforos
de ao e esforos de reao.
Na figura 2.15, uma carga determinada nas faces superiores dos perfis sendo
respectivamente de 1N est fora corresponde a um esforo de ao para est
estrutura, representando pela fora F. Note-se que se esta mesa de coordenadas
no estivesse apoiada em um plano, ela sofreria um deslocamento vertical no
sentido da fora.
-
40
Figura 3.16 Analise de plotagem deslocamento esttico mesa de coordenadas xz
A fora atribuda da face superior traz as margens da escala que representa o
ponto centra da estrutura como uma parte critica no projeto, ao ser atribuda uma
fora de 1N, o projeto submetido a tal esforo pode geral a ruptura da estrutura em
seu perfil central, as cores amarela e vermelha representada na imagem
demonstrada na escala de analise como regies que so submetidas a grandes
esforos de deslocamento.
Os ensaios anteriormente mencionados objetivam a conduta dos componentes ou
materiais sujeitos a esforos especficos e os limites fsicos desses tipos de
esforos nas estruturas e na estabilidade, alm de determinar as caractersticas
mecnicas inerentes tais componentes ou ao material envolvido. Existem outros
teste, denominados ensaios de fabricao, que objetivam determinar a conduta dos
materiais envolvidos diretamente na fabricao, em geral nos processos que
envolvem a conformao mecnica de perfis, chapas, tubos e outros, e por meio
desses resultados, determinar ou alterar os processos e os equipamentos
envolvidos. Nestes ensaios podem ser constatados, efetivamente, na grande
maioria dos casos, que a resistncia fadiga seriamente reduzida quando existe
na pea um acidente geomtrico, como por exemplo, um entalhe ou um orifcio,
que provoca o aparecimento de concentrao de tenses. Como rgos de
mquinas e estruturas metlicas como neste projeto contm invariavelmente
concentradores de tenso, furos, rasgos, filetes de rosca, orifcios, concordncias,
-
41
rebaixos, entre outros, de se esperar que as trincas de fadiga iniciem nestas
irregularidades geomtricas. Portanto, uma das melhores maneiras de se reduzir o
risco da falha por fadiga tentar eliminar ao mximo esses concentradores de
tenses, por meio de um projeto cuidadoso e pelo controle mais cuidadoso e pelo
controle mais adequado na fabricao.
O efeito de concentradores de tenso estudado geralmente por meio de ensaios
de corpos de prova com detalhes, sendo estes normalmente e forma de V ou
circular. Um entalhe, alm de produzir uma concentrao de tenso, tambm cria
condio de tenso localizada triaxial (SOUSA, 1982, MEYERS e CHAWLA, 1982).
-
42
3.2 PROJETO ELTRICO
Ponte H um circuito eletrnico que permite que o micro controlador fornea a
corrente necessria para o funcionamento do Motor de corrente contnua, visto que
o micro controlador normalmente trabalha em 5V e em baixas correntes, enquanto
o motor DC costuma exigir altas potncias.
Alm disso, a Ponte-H torna possvel que o motor rode tanto para um sentido
quanto o outro. Estes circuitos so geralmente utilizados em robtica e esto
disponveis em circuitos prontos ou podem ser construdos por componentes.
Figura 3.17 Circuito de acionamento de motor Ponte H
O nome ponte H dado pela forma que assume o circuito quando montado. O
circuito construdo com quatro "chaves" (S1-S4) que so acionadas de forma
alternada (S1 e S4 ou S2 e S3). Para cada configurao das chaves o motor gira
em um sentido. As chaves S1 e S2 assim como as chaves S3 e S4 no podem ser
ligadas ao mesmo tempo, pois podem gerar um curto circuito.
Para construo da ponte H pode ser utilizado qualquer tipo de componente que
simule uma chave liga-desliga como transistores, rels, MOSFETs.
Para que o circuito eltrico fique protegido, aconselhvel que sejam configuradas
portas lgicas com componentes 7408 e 7406 a fim de que nunca ocorram as
situaes de curto circuito descritas acima.
Para evitar possveis danos quando os transistores so desligados, ideal
adicionar um diodo em paralelo com cada transistor com a finalidade de drenar a
corrente que poderia forar a passagem atravs dos transistores, pois as
propriedades indutivas do motor foram a corrente a continuar fluindo.
-
43
Figura 3.18 Circuito de acionamento de motor Ponte H
A imagem abaixo representa o acionamento do motor para a movimentao do
eixo no sentido horrio.
Figura 3.19 Circuito de acionamento de motor Ponte H
A imagem abaixo representa o acionamento do motor para a movimentao do
eixo no sentido anti-horrio.
Figura 3.20 Circuito de acionamento de motor Ponte H
-
44
Determinando para o projeto a resistividade de um fio de cobre
[ = 1,7 108 ] de comprimento de 2m (Cruz/2006):
(15)
=
=
1,7 108 2
441,7 103= 7,69 108
Calculo para rea do fio (Cruz/2006): (16)
= 2
4 = =
0,752
4= 441,7 1032
-
45
CAPITULO 04
RESULTADOS
Os resultados apresentados correspondem ao desenvolvimento do projeto
integrador mesa de coordenadas eixos x e z.
O grupo pode chegar aos conhecimentos cientficos de diversas reas do mdulo
de mecatrnica deis da elaborao de projeto como no desenvolvimento de
atividades praticas de cada componente, o grupo teve como foco na matria de
desenho tcnico desenvolver a leitura e interpretao de desenhos tcnicos
mecnicos do projeto envolvendo em uma integrao com a matria de mecnica
bsica onde seguem neste documento os clculos mecnicos para a descrio e
evoluo do projeto, a disciplina de eltrica contribui neste trabalho com conceitos
de suma importncia para o acionamento geral dos mecanismos, com isso
englobando com os fundamentos de mecatrnica.
A seguir sero mostrados resultados do projeto as imagens impostas representam
o decorrer da construo do mesmo onde a equipe absorveu diversas experincias
na construo de projeto dando assim um ponta p inicial na carreira acadmica da
engenharia mecatrnica.
Figura 4.1 Mesa de coordenadas eixo x e z desenvolvimento
-
46
A imagem acima corresponde evoluo do projeto como na parte mecnica e
eltrica para o acionamento dos motores assim o grupo encontrou resultados no
desenvolvimento das atividades.
O desenvolvimento da parte eltrica para o acionamento dos motores foi concluda
com xito e agilidade, pois o grupo concluiu o sistema de acionamento em um
perodo de um ms e meio antes da data para a apresentao do projeto diante da
banca examinadora, no encontrado quais querem dificuldades na implantao da
mesa de coordenadas, seguindo o esquema desenvolvido no titulo 3.2 projeto
eltrico deste documento.
Os resultados apresentados a seguir se referem s evolues do projeto mecnico
envolvendo em seu escopo o controle de medidas respeitando os termos para a
aprovao do projeto, dimensionamentos mecnicos como apoio, esforos
aplicados na estrutura e analises.
Figura 4.2 Mesa de coordenadas eixo x e z garra mecnica
A imagem acima representa o planejamento e evoluo da garra mecnica do
projeto responsvel pelo objetivo centrar o transporte de cargas no ambiente
industrial pelo eixo x se locomovendo nos extremos da mesa e para coletar o
objeto trabalhando no eixo z, na construo do projeto foram desenvolvidas
diversas prototipagens para o ambiente de trabalho teste, chegando assim em
conceitos para a criao da garra mecnica neste trabalho os conceitos de
automao e controle que esto intimamente relacionados com a hidrulica, pois
-
47
est rea da tecnologia possui dispositivos para a atuao mecnica rotacional e
translacional para uma vasta gama de foras, torque, velocidade e rotaes tendo
como principal funo trabalhar nos parmetros da evoluo e criao da garra
mecnica para a coleta da carga de transporte.
O fluido utilizado no projeto para o acionamento mecnico da garra uma
substancia que se deforma continuamente sob a aplicao de uma tenso de
cisalhamento, no importando quo pequena possa ser esta tenso. De acordo
com os estados da matria o fluido compreende a fase liquida, a distribuio de a
distribuio de um fluido e os demais estados possveis da matria torna-se clara
quando comparado um fluido.
Por sua vez, o sistema hidrulico empregam lquidos, como leos minerais, fluidos
base de gua e fluidos sintticos, tratados como viscosos e na maioria das vezes,
como incompressveis (LINSINGEN, UFSC 2001).
Figura 4.3 Garra mecnica por acionamento hidrulico
A imagem acima retrata as caractersticas de construo da garra mecnica para o
acionamento de trabalho, o fluido que contem no cilindro (a) gerado da
composio H2O onde se encontra em uma ligao por uma determinada tubulao
do material ltex que est diretamente ligada no cilindro (b) que est acoplado na
haste da garra que composta por (-[CO-O-pPh-C(CH3)2-pPh-O])n policarbonato,
para a juno da garra foram empregados parafusos para a unio dos materiais.
-
48
Figura 4.4 Acoplamento da unio dos eixos x e z com garra
A imagem acima retrata a unio dos eixos x e z com a garra de acionamento
mecnico a unio se trata dos sistemas mecnicos entre polia e correia tratados
neste documento 2.7 sistema de transmisso polia e correia, na evoluo das
atividades praticas o grupo encontrou uma serie de atividades a serem trabalhados
para realizar a juno dos determinados mecanismos os principais fatores de
execuo para a juno foram criao e adaptao de peas reaproveitadas para
a construo que viabiliza a economia e sustentabilidade do mesmo.
A utilizao da oficina mecnica da instituio foi de grande proveito para a
evoluo das tarefas, como na perfurao de peas para o acoplamento das polias
do eixo direcional x, como para a criao de peas reaproveitadas que passariam
pelo processo de corte e perfurao.
-
49
CONCLUSO
Atravs do desenvolvimento deste trabalho, conclui-se que sua primeira etapa
diante dos novos recursos que sero implementados no decorrer dos prximos
semestres da engenharia mecatrnica, foi possvel estudar uma variedade de
teorias que so utilizadas na formao deste projeto no qual se consiste de
aplicaes envolvendo o conceito de mquinas de elevao e transporte. Esse
trabalho englobou duas grandes reas do curso de engenharia que so: mecnica
bsica implementando todos os conceitos sendo tericos quanto prticos e a
eltrica que programa no projeto todo o conjunto para os acionamentos, este
conjunto permite ao aluno aplicar os conhecimentos obtidos em algo prtico que
tem o retorno visual do comportamento da mesa de coordenadas xz.
Os fatores que se ressalta no desenvolvimento desse trabalho a mecnica
implementada, no decorrer so explorados clculos para o dimensionamento de
elementos implementado sendo o motor responsvel pelas coordenadas de
elevao e transporte, os resultados obtidos nesse estudo traz a definio da teoria
para a prtica visual do projeto, os principais fatos tambm so determinados
diante do diagrama de corpo livre, so analisados e associados no projeto para que
no venha a ocasionar desgastes mecnicos inesperados, como elemento crucial a
estrutura da garra de elevao de carga, sendo os desgastes possveis a serem
apresentados: tenso, deslocamento esttico, fadiga, falhas e aquecimento de
propriedades materiais.
No ambiente estrutural foram desenvolvidas analises e simulaes representativas
do projeto, para obter resultados sendo eles: restries e cargas, foras de reao
a uma determinada fora desconhecida exercida sobre a estrutura central, analise
de plotagem de deformao esttica, contatos entre elementos mecnicos e
deformaes.
Este trabalho no s contribuiu na aplicao das teorias mecnicas e eltricas de
acionamentos, mas tambm no ambiente externo do projeto sendo o ambiente
industrial que tem implementado esse tipo de processo em sua manufatura de
produo, baseada na utilizao de robs manipuladores para realizao de
tarefas pr-determinadas e repetitivas, neste panorama os robs manipuladores
-
50
esto sendo cada vez mais utilizados em atividades que envolvem preciso e alta
velocidade.
Para dar continuidade neste trabalho de concluso de modulo, a partir dos
resultados obtidos atravs de clculos e simulaes mecnicas deve-se trabalhar
os graus de liberdade a serem desenvolvidas a alta preciso e velocidade, tambm
na evoluo buscando a implementao de elementos programveis para
acionamentos autnomos.
-
51
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
CRUZ, E. Eletricidade Aplicada em Corrente Contnua: Teoria e
Exerccios; Editora rica; 2006.
MELCONIAN, S. Mecnica Tcnica e Resistncia dos Materiais, rica.
So Paulo, 1999.
HALLIDAY. Fsica Volume 1 5 edio, Ltc. 2002.
LINSINGEN, Irlan von. Fundamentos de sistemas hidrulicos.
Florianpolis: Edufsc, 2001.
SOUZA, Srgio A. de. Ensaios mecnicos de materiais metlicos:
Fundamentos tericos e prticos. 5.ed. So Paulo: Ed. Edgard Blucher,
1982.
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ORIENTAES DO PROFESSOR
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