Tcc 4 Mct Revisado1a

ETEC “PRESIDENTE VARGAS”

MECATRÔNICA

ANA PAULA MARCELINO LOPES

CAMILA DE CALDAS FRANCO

FELIPE VICHI YAGUINUMA

JHONATAN UILIAN KEMPIM NICO

AUTOMATIZAÇÃO DE MÁQUINAS DE ESTAMPARIA

MOGI DAS CRUZES - SP

2011

ANA PAULA MARCELINO LOPES

CAMILA DE CALDAS FRANCO

FELIPE VICHI YAGUINUMA

JHONATAN UILIAN KEMPIM NICO


As máquinas de estamparia atuam de forma manual, sem controle de tempo. Um método de torná-las mais seguras e práticas é a automatização. TCC apresentado à ETEC “Presidente Vargas”, sob a orientação do Prof. Israel de Almeida Pinto.


2011

ANA PAULA MARCELINO LOPES, Nº 01

CAMILA DE CALDAS FRANCO, Nº 03

FELIPE VICHI YAGUINUMA, Nº 10

JHONATAN UILIAN KEMPIM NICO,Nº 16


Aprovado em 02 de dezembro de 2011

BANCA EXAMINADORA

Prof. Israel de Almeida Pinto

Prof. Bruno Medina Pedroso


2011

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Deus acima de todas as coisas, pois acreditamos que Ele nos

acompanha e nos dá sabedoria para enfrentar os nossos desafios com a nossa

força de vontade para que assim cheguemos ao sucesso em qualquer momento

das nossas vidas. Também aos nossos mestres que nos deram base e auxílio

para chegarmos onde estamos, e também aos nossos colegas que nos

acompanham, compartilham conhecimento além de momentos inesquecíveis, em

especial, a uma grande amiga Fernanda A. Suzuki, que ainda faz parte deste

grupo, apesar de não estar concluindo esta etapa conosco, que sempre ajudou no

que podia e o que não podia para ver todos bem, e por fim, a nossa cumplicidade,

que apesar de haver alguns pequenos conflitos, acabamos sempre juntos, e

juntos buscamos fazer sempre o nosso melhor!

RESUMO

A fim de aperfeiçoar o funcionamento da máquina de estampar, foi elaborado um projeto que automatiza etapas do mesmo. Com um simples apertar de botões a máquina efetua os procedimentos que antes seriam realizados manualmente, tornando o processo seguro, reduzindo perda de matéria prima, consequentemente aumentando o lucro.

Palavras-Chave: Automação, camisetas, estamparia.

ABSTRACT

In order to optimized the operation of the stamping machine, we designed a project that automates the same steps. With the push of a button the machine per-forms the procedures that would previously have been performed manually, mak-ing it safe mining the process, reducing loss of raw material, consequently increas-ing profit.

Key words: Optimized, stamping machine, automates.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO___________________________________________________8

2. OBJETIVOS_____________________________________________________9

2.1 OBJETIVO GERAL_____________________________________________9

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS______________________________________9

3. JUSTIFICATIVA_________________________________________________10

4. FORMULAÇÃO DO TRABALHO___________________________________11

5.1. SISTEMA ELÉTRICO_________________________________________12

5.1.1. Motor de Corrente Contínua_________________________________12

5.1.2. Ponte H_________________________________________________12

5.2. SISTEMA MECÂNICO_________________________________________14

5.2.1. Estrutura Física___________________________________________14

5.2.2 Polias e Correias___________________________________________14

5.2.3. Engrenagem e Cremalheira__________________________________15

5.2.4.Molas___________________________________________________15

5.2.5. Botões de início de processo_________________________________16

6. FLUXOGRAMA_________________________________________________17

7. RESULTADOS OBTIDOS_________________________________________20

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS_________________________________21

9. ANEXOS______________________________________________________22

9.1.PROGRAMAÇÃO DO CONTROLADOR___________________________22

9.2. CUSTOS___________________________________________________25

9.3. CIRCUITO ELÉTRICO________________________________________26

8

1. INTRODUÇÃO

Hoje em dia, estampar camisetas não é o maior segredo do mundo. Ainda assim,

a produção em maior escala, como qualquer produto, leva a maior lucro.

Pensando nisso, a máquina de estamparia de camisetas foi criada, tornando o

serviço mais cômodo e mais produtivo. A automatização da máquina de

estamparia visa à aplicação de todos os conceitos da Mecatrônica (mecânica,

eletrônica e computação), tornando a máquina mais segura e prática. Ainda é

utilizado um sistema passível de erros, que podem levar desde uma pequena

perda de material a um incêndio. Por isso, um sistema automático dá, além de

maior produção, mais segurança à pessoa que realiza a tarefa. É nesse contexto

que se coloca este projeto.

9

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GERAL

Aplicação de conhecimentos, principalmente nas áreas de eletrônica, automação

e mecânica adquiridos durante o curso.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Visualizar e resolver problemas industriais, através de um modelo de prensa

menor.

10

3. JUSTIFICATIVA

Por ser uma máquina que utiliza do tempo para a transferência de imagem para a

camiseta, um tempo demasiado pode estragar o produto, acarretando prejuízos e

até mesmo acidentes.

A automatização elétrico-mecânica é mais barata (em torno de R$180,00) que a

automatização por cilindros pneumáticos (em média R$280,00), pois esta utiliza

materiais de maior custo, tais como cilindros (normalmente caros), compressor,

controladores de vazão, entre outros. Por esse motivo, a automatização proposta

é mais viável.

11

4. FORMULAÇÃO DO TRABALHO

Após escolhido o projeto, fez-se uma pesquisa de qual método seria mais viável,

logo concluiu-se que a utilização de cilindros pneumáticos resolveria a

problemática. Porém, por seu custo elevado, a automatização através de circuitos

elétricos e sistemas mecânicos se viu mais viável.

A partir disso, demos início à formulação física do mesmo. O material para o

desenvolvimento do protótipo é diferente do que seria comercializado, exercendo

a mesma função com pequenas modificações (espessura da peça).

Encontrado o motor ideal para o procedimento, depois de muitos cálculos da força

que o mesmo aplicaria, foi necessária a pesquisa do melhor meio de transmissão

da potência do motor para a movimentação do eixo responsável pela

movimentação da chapa. Para este foi optado uma transmissão por correia,

seguida de uma cremalheira, para realizar o movimento verticalmente.

Em paralelo a esse processo, houve a formulação do circuito elétrico, capaz de

comutar o motor em sentido horário e anti-horário. Para que essa comutação

fosse efetuada de forma eficaz, pesquisaram-se componentes eletrônicos que

atingissem a expectativa diante de um bom desempenho da ponte H responsável

por essa função.

Por fim, concluindo as atividades de elaboração das partes constituintes do

projeto executou-se a integração dos dispositivos elaborados nas duas frentes de

trabalho (desenvolvimento da parte estrutural e dos componentes elétricos de

acionamento). O equipamento resultante ou protótipo está então concluído para

ser submetido aos respectivos testes finais.

12

5. METODOLOGIA

5.1. SISTEMA ELÉTRICO

5.1.1. Motor de Corrente Contínua

A utilização de motores de corrente contínua é larga na indústria. Neste trabalho,

sua utilização foi selecionada pelo fato de não se utilizarem grandes potências e

tensões. O controle de rotação (horário ou anti-horário) é simples, sendo apenas

utilizada a inversão da aplicação de corrente. O motor selecionado (figura 1) tem

as seguintes especificações:

U=12V; I=1,5A; n=9500rpm; P=18w

Figura 1: Motor DC. Fonte: Solda Fria, Loja virtual de componentes eletrônicos

5.1.2. Ponte H

A ponte H (figura 2) é o método mais utilizado para a inversão de giro de motores

de corrente contínua. É composta basicamente de quatro transistores que atuam

dois a dois, nunca os quatro ao mesmo tempo. Quando um par permite a

condução, o motor gira num sentido. Quando o outro par permite a condução, há

13

a inversão da polarização, o que faz com que o motor mude seu sentido de

rotação.

Os sinais de base, que permitirão a condução dos transistores, serão aplicados

pelo microcontrolador em tempos determinados pela programação.

Figura 2: Ponte H

5.1.3.Sensores

Os sensores são utilizados para um maior controle sobre o processo em

execução. Em muitos casos eles são indispensáveis para garantir a qualidade do

produto final, como numa máquina ferramenta, por exemplo.

Neste projeto, microcontrolado, faz-se necessário o uso de sensores para o

perfeito funcionamento da máquina. Foi utilizado um sensor óptico, para controlar

a descida da placa térmica, e um sensor óptico, para controlar o limite de subida

da mesma placa.

14

Figura 3: Sensor óptico

15

5.2. SISTEMA MECÂNICO

5.2.1. Estrutura Física

A estrutura da máquina teve de ser modificada para suportar a automatização.

Essas modificações permitem automatização mais fácil e design mais atraente.

Figura 4: Antes. Fonte: Compacta Print Figura 5: Depois. Estrutura Física.

5.2.2 Polias e Correias

Polias e correias são comumente usadas na transmissão de potência, torque e

rotação de motores. Sua transmissão se dá pelo atrito que se aplica entre correia

e polia.

Para este projeto, foram utilizadas polias e correias planas, pelo fato de ser

necessária uma transmissão semi-cruzada, possível somente com esse tipo de

correia.

Figura 6:Polia e correia. Fonte: SportSystem Drag Racing Team

16

5.2.3. Engrenagem e Cremalheira

O sistema engrenagem-cremalheira é outro método de transmissão, porém essa

transmissão faz com que a rotação circular se torne retilínea.

Calculado o torque do motor, dimensionando a roda dentada com 65 dentes, fator

de serviço como 1,25, tensão admissível do material como 100 MPa e largura do

dente como 10 módulos, obteve-se:

Z= 65; m= 1mm; dp =65mm; di=62,668 mm; de= 67mm; p= 3,14mm; h= 2,166mm;

hc= 1mm; hr = 1,166mm; b= 10mm.

A cremalheira segue os mesmos parâmetros da roda dentada

Figura 7: Sistema engrenagem-cremalheira

5.2.4.Molas

Molas são utilizadas na indústria para reduzir impactos, aplicar forças ou na

introdução de meios flexíveis. Neste projeto, as duas primeiras funções são,

através de uma mola helicoidal, reduzir o impacto de uma placa em outra e aplicar

a força necessária ao contato da placa térmica com o tecido e folha com imagem

a ser transferida..

17

Figura 8: Tipos de Molas. Fonte: Elementos de Máquina e Transmissões – Univ. Luterana do Brasil

5.2.5. Botões de início de processo

Há vários meios de se iniciar um processo industrial. Um deles, o qual optamos

utilizar, é o acionamento por botões pulsadores. Por medidas de segurança,

foram implantados dois botões, obrigando o operador a utilizar as duas mãos para

iniciar o trabalho, evitando assim um possível prensamento e queima das mãos.

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6. FLUXOGRAMA

início

Procurar Tema

Tema Determinado

dododdo

Análise do Tema

Atende ?

Sim

Planejamento do Projeto

Busca da Estrutura Física

Adaptação da Máquina

Desenho Técnico

CAD

Método de

Automa-ção

Não

C

Pneumático Elétrico

DB A

19

Viável Econom

i-cament

eSim

Dimensionamento do Motor

Ponte H

Ponte H

Circuito Retificador

Circuito Retificador

Circuito de Controle

Circuito de Controle

Transmissão de Potência

Transmissão de Potência

E

NãoNão

AB C

Viável Econom

i-cament

e

D

20

Definição de Mola

Conclusão da Documentaçã

o

Produção do Protótipo

Testes do Protótipo

Falha?

Aprovad

o?

Não

Definição de Mola

E

Sim

NãoLocalização do Problema

Manutenção

Apresentação do TCC

Sim

Rever Possível Erro

Fim

Nova Apresentação

21

7. RESULTADOS OBTIDOS

Com a conclusão do projeto, onde a estrutura física é meramente ilustrativa, pois

nosso trabalho visa a automatização no decorrer da estampagem, vimos que o

mesmo obteve um desempenho esperado, não superando as expectativas.

Contudo, a parte elétrica, como acionamento dos sensores e do circuito

propriamente dito, foi bem executado, atingindo um nível de trabalho eficaz, com

ótimos resultados quando somado ao controle do dispositivo proposto.

Ao apertar os dois botões pulsadores, a máquina começa a executar a

programação do microcontrolador. Ativado o sensor óptico da base da estrutura, a

placa permanece nesse ponto por nove segundos, retornando após este tempo à

posição inicial, controlada pelo sensor óptico na parte superior da máquina. No

caso de uma queda de energia no meio do processo, o controlador, após volta de

energia, tem a instrução de verificar durante quatro segundos se os dos dois

sensores estão ativados (situação impossível por mais de 4 segundos). Se isso

ocorrer, ele faz com que a placa térmica retorne à posição inicial, podendo-se

assim começar um novo processo no pressionamento dos botões.

22

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

PROVENZA, Francesco. Projetista de máquinas. São Paulo, 1978. 6ª edição.

WEG Indústrias Ltda. Centro de treinamento de clientes – Módulo 2-Variação

de Velocidade. Disponível em: <http://www.poli.br/~marcilio/Inversores /Motores

%20-%20M%F3dulo%202%20-%20Varia%E7%E3o%20de%20Velocida de

%20%5BWEG%5D.pdf>. Acesso em: 29 jun. 2011, 23:14:28.

MESQUITA, Eduardo Luiz Alvares; RUGANI, Léo Lucas. Estampagem dos aços

inoxidáveis. São Paulo, Dezembro de 1997. Disponível em:

<http://menesul.com.br/baixar/apostila_aco_inox_estampagem.pdf>. Acesso em:

28 jun. 2011, 22:32:46

LARANJA, Rafael Antônio Comparsi. Elementos de Máquinas e Transmissões.

Rio Grande do Sul. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/

ABAAAAgaoAF/molas>. Acesso em: 26 maio 2011, 21:18:14

23

9. ANEXOS

9.1.PROGRAMAÇÃO DO CONTROLADOR

#include<p18f4431.h>

#include<delays.h>

int x;

int y;

void config_io()

{

TRISA=0x55;

TRISB=0x00;

ANSEL0=0x00;

}

void desce()

{

PORTBbits.RB0=1;

PORTBbits.RB2=0;

}

void seg()

{

for(x=0 ; x>=4 ; x++)

{

Delay10KTCYx(200);// tempo em milisegundo divido por 5

}

PORTBbits.RB0=0;

24

PORTBbits.RB2=1;

}

void sobe()

{

PORTBbits.RB0=0;

for(y=0 ; y>=9 ; y++)

{

Delay 10KTCYx(200);

}

PORTBbits.RB2=1

}

void main()

{

OSCCON=0x72;

config_io();

while(1)

{

if((PORTAbits.RA0==1)&&(PORTAbits.RA2==1)&&(PORTAbits.RA4==0)&&(PORTAbits.RA6==1))

{

desce();

}

else if((PORTAbits.RA0==1)&&(PORTAbits.RA2==1)&&(PORTAbits.RA4==0)&&(PORTAbits.RA6==0))

{

desce();

25

}


{

seg();

}


{

seg();

}


{

seg();

}


{

seg();

}


{

sobe();

}


26

{

sobe();

}


{

sobe();

}


{

sobe();

}

else

{

PORTBbits.RB0=0;

PORTBbits.RB2=0;

}

}

}

9.2. CUSTOS

Descrição Quantidade Valor Relés 5V 2 R$5.00FET IRF 540 4 R$3.20Transistor TIP 120 2 R$2.50 PIC 18f4431 1 R$ 21.00 Sensores ópticos 2 R$6.00Botoeira 2 R$0.50

Total* R$61.80

*Não inclusas peças doadas.

27

9.3. CIRCUITO ELÉTRICO

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