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Mecatrônica IFSCTRANSCRIPT
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
SANTA CATARINA – CAMPUS FLORIANÓPOLIS
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
Matheus Santos da Silva (Coordenador)
Claudio Abílio da Silveira
Gustavo Luis de Sousa
Leonardo Santana
LINHA SEMI-AUTOMATIZADA PARA PRODUÇÃO
DE DISCOS E TAMBORES DE FREIO
PROJETO DETALHADO
Florianópolis, Dezembro de 2011.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 - Sistema de freio por disco de freio. ................................................. 11
FIGURA 2.2 - Componentes do ABS. .................................................................... 12
FIGURA 2.3 - Robô montador. ............................................................................. 14
FIGURA 2.4 - Robô transportador. ....................................................................... 15
FIGURA 2.5 - Robô manipulador. ......................................................................... 15
FIGURA 2.6 - Cronograma de planejamento ......................................................... 18
FIGURA 2.7 - Transportador de roletes. ............................................................... 20
FIGURA 2.8 - Transportador de correias. ............................................................. 20
FIGURA 2.9 - Furadeira de coluna da marca Kone. ............................................... 21
FIGURA 2.10 - Furadeira múltipla da marca Brevet. .............................................. 21
FIGURA 2.11 - Matrizes de puncionamento. ......................................................... 22
FIGURA 2.12 - Máquina para micro-puncionamento. ............................................. 22
FIGURA 2.13 - Ciclo de vida do produto (adaptado de Fonseca, 2000) ................... 28
FIGURA 2.14 - Logotipo e produto Fremax. .......................................................... 30
FIGURA 2.15 - Produtos e soluções oferecidos pela empresa................................. 31
FIGURA 3.1 - Função global do sistema. .............................................................. 37
FIGURA 3.2 - Síntese funcional do produto. ......................................................... 39
FIGURA 3.3 - Equipamento CNC. ......................................................................... 52
FIGURA 3.4 - Síntese funcional da concepção ideal. .............................................. 53
FIGURA 3.5 - Visão geral da concepção adotada. ................................................. 55
FIGURA 3.6 - Detalhe da furadeira múltipla. ......................................................... 56
FIGURA 3.7 - Posicionamento na furadeira múltipla. ............................................. 57
FIGURA 3.8 - Castanha de fixação de três pontos. ................................................ 58
FIGURA 3.9 - Conjunto de furadeiras. .................................................................. 59
FIGURA 3.10 - Etapas de banho e gravação. ........................................................ 60
3
FIGURA 3.11 - Estufa para secagem. ................................................................... 61
FIGURA 3.12 - Detalhe do embale. ...................................................................... 62
FIGURA 3.13 - Processamento final e embale. ...................................................... 63
FIGURA 4.1 - Catálogo de peças. ......................................................................... 69
FIGURA 4.2 - Furadeira Brevet. ........................................................................... 70
FIGURA 4.3 - Furadeira de bancada Kone KMB-30. ............................................... 71
FIGURA 4.4 - Organização dos módulos construtivos. ........................................... 72
FIGURA 4.5 - Diagrama de funcional clássico. ...................................................... 73
FIGURA 4.6 - Esquema de instalação da furadeira múltipla. .................................. 75
FIGURA 4.7 - Diagrama funcional da furadeira múltipla......................................... 77
FIGURA 4.8 - Fluxograma simplificado do processo. ............................................. 79
FIGURA 4.9 - Esquema de tombamento das peças. .............................................. 80
FIGURA 4.10 - Etapas da lavação. ....................................................................... 81
FIGURA 4.11 - Diagrama funcional do primeiro banho. ......................................... 82
FIGURA 4.12 - Esquema de instalação da gravação. ............................................. 83
FIGURA 4.13 - Diagrama de funções para gravação.............................................. 84
FIGURA 4.14 - Representação do segundo balho. ................................................. 85
FIGURA 4.15 - Diagrama funcional para o segundo banho. ................................... 86
FIGURA 4.16 - Esquema de funcionamento de secagem. ...................................... 87
FIGURA 4.17 - Fluxograma.................................................................................. 88
FIGURA 4.18 - Diagrama de funções, etapa de secagem. ...................................... 90
FIGURA 4.19 - Instalação da concepção ideal. ...................................................... 93
FIGURA 4.20 - Diagrama funcional para a concepção ideal.................................... 95
FIGURA 5.1 - Visão geral do módulo das furadeiras. ............................................. 98
FIGURA 5.2 - Complementos da furadeira múltipla. .............................................. 99
FIGURA 5.3 - Montagem isolada dos complementos. ...........................................101
4
FIGURA 5.4 - Vista posterior dos complementos ..................................................103
FIGURA 5.5 - Detalhes do conjunto móvel. .........................................................104
FIGURA 5.6 - Sequência de operações da furadeira múltipla. ...............................105
FIGURA 5.7 - Mesa de Esteiras na montagem .....................................................106
FIGURA 5.8 - Mesa das furadeiras. .....................................................................107
FIGURA 5.9 - Avaliação das propriedades de massa para as guias. .......................109
FIGURA 5.10 - Recorte das especificações técnicas modelo LH. ............................114
FIGURA 5.11 - Avaliação da propriedade de massa suportada. .............................118
FIGURA 5.12 - Software de dimensionamento da Festo. ......................................119
FIGURA 5.13 - Cilindro compacto ADN. ...............................................................123
FIGURA 5.14 - Cilindro DNC. ..............................................................................124
FIGURA 5.15 - Representação da válvula Tigre. ...................................................125
FIGURA 5.16 - Representação da reguladora de vazão. .......................................125
FIGURA 5.17 - Conexão QSL-G1/8-6. ..................................................................126
FIGURA 5.18 - Software Air Consumption 1.6.0. ..................................................127
FIGURA 5.19 - Software FluidSim 3.6..................................................................128
FIGURA 5.20 - Cadeia estacionária, módulo furadeiras. ........................................129
FIGURA 5.21 - Bancada de testes. ......................................................................131
FIGURA 5.22 - Placa de botões...........................................................................131
FIGURA 5.23 - Blocos de distribuição e botão de emergência. ..............................131
FIGURA 5.24 - Centro de usinagem Hass. ...........................................................134
FIGURA 5.25 - ADT-1SD. ...................................................................................135
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1 - Requisitos do cliente ....................................................................... 33
Quadro 2.2 - Requisitos de projeto ...................................................................... 34
Quadro 2.3 - Especificações de projeto ................................................................ 35
Quadro 3.1 - Matriz morfológica. ......................................................................... 45
Quadro 3.2 - Concepções alternativas do produto................................................. 48
Quadro 3.3 - Matriz de decisão (método de Pugh). ............................................... 49
Quadro 5.1 - Peças e conjuntos da furadeira múltipla. .........................................102
Quadro 5.2 - Componentes da montagem Mesa e Furadeiras. ..............................108
Quadro 5.3 - Coeficientes de carga estática permissível. ......................................113
Quadro 5.4 - Valores sugeridos para o fator de carga. .........................................113
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 9
2 PROJETO INFORMACIONAL ................................................................... 10
2.1 DESCRIÇÃO DO PRODUTO ........................................................................ 11
2.1.1 Sistema de freio por discos de freio ................................................... 11
2.1.2 Sistema de freio por ABS .................................................................. 12
2.1.3 Linha automatizada para fabricação .................................................. 14
2.1.3.1 Linhas automatizadas como produto............................................... 14
2.2 OBJETIVOS .............................................................................................. 16
2.2.1 Objetivo geral .................................................................................. 16
2.2.2 Objetivos específicos ........................................................................ 16
2.3 FATORES DE INFLUÊNCIA NO PROJETO .................................................... 17
2.3.1 Cronograma de planejamento ........................................................... 17
2.3.2 Produtos existentes no mercado ....................................................... 19
2.3.3 Normas e leis que afetam o produto.................................................. 23
2.3.4 Normas técnicas de segurança .......................................................... 25
2.4 CLIENTES ................................................................................................. 27
2.4.1 Análise do ciclo de vida do produto ................................................... 27
2.4.2 A empresa ....................................................................................... 29
2.4.3 Necessidades dos clientes ................................................................. 31
2.4.4 Requisitos dos clientes ..................................................................... 32
2.5 REQUISITOS DE PROJETO ........................................................................ 34
2.6 ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO.................................................................. 35
3 PROJETO CONCEITUAL .......................................................................... 36
3.1 ESTRUTURA FUNCIONAL........................................................................... 37
3.1.1 Função global .................................................................................. 37
3.1.2 Estrutura funcional ........................................................................... 38
3.2 CONCEPÇÕES ........................................................................................... 43
3.2.1 Concepções alternativas do produto .................................................. 44
3.2.2 Seleção e comparação das concepções .............................................. 49
3.2.3 Concepções alternativas com alto grau de implementação. ................. 51
7
3.3 APRESENTAÇÃO CONCEPÇÃO ADOTADA .................................................... 54
3.3.1 Processos de usinagem ou anteriores a prensagem ............................ 55
3.3.2 Processos de beneficiamento ou de pós-prensagem ........................... 59
3.4 AVALIAÇÃO DA CONCEPÇÃO ADOTADA ..................................................... 64
4 PROJETO PRELIMINAR .......................................................................... 66
4.1 ADEQUAÇÃO AS EXIGÊNCIAS DO CLIENTE ................................................ 67
4.2 DESENVOLVIMENTO INICIAL DO LAYOUT DO PRODUTO ............................ 68
4.2.1 Especificações de projeto relacionadas a dimensões e layouts ............ 68
4.2.2 Agrupamentos construtivos do produto ............................................. 71
4.3 COMANDOS SEQUENCIAIS DOS MÓDULOS CONSTRUTIVOS ....................... 72
4.3.1 Comando sequencial: módulo furadeiras ........................................... 74
4.3.2 Comando sequencial: módulo banho e gravação ................................ 78
4.3.3 Comando sequencial: módulo secagem e embale ............................... 86
4.4 COMANDO SEQUENCIAL PARA A CONCEPÇÃO IDEAL.................................. 92
4.4.1 Descrição das Funções dos Sensores ................................................. 93
4.4.2 Análise das possíveis tecnologias ...................................................... 96
5 PROJETO DETALHADO ............................................................................ 97
5.1 ELABORAÇÃO DE DESENHOS: MÓDULO FURADEIRAS ................................ 98
5.1.1 Dimensionamento das guias lineares ................................................108
5.1.2 Seleção dos cilindros pneumáticos ...................................................117
5.1 VÁLVULAS E ACESSÓRIOS........................................................................124
5.1.1 Válvulas direcionais e reguladoras de fluxo .......................................124
5.1.2 Conexões rápidas e tubos flexíveis ...................................................125
5.1.3 Consumo de ar do sistema ..............................................................126
5.2 LISTA DE COMPONENTES ........................................................................127
5.3 CUSTOS DOS COMPONENTES ..................................................................127
5.4 TESTES E VALIDAÇÃO DO PROJETO .........................................................127
5.4.1 Acionamento e simulação: módulo furadeiras ...................................128
5.4.2 Validação do projeto eletropneumático em bancada ..........................130
5.5 CONCLUSÕES A RESPEITO DA CONCEPÇÃO IDEAL ....................................132
REFERÊNCIAS ......................................................................................... 136
APÊNDICES ............................................................................................. 138
8
APÊNDICE A – CASA DA QUALIDADE – QFD ............................................ 139
APÊNDICE B – IMAGENS DA CONCEPÇÃO ADOTADA ............................... 140
APÊNDICE C – DIAGRAMA FUNCIONAL COMPLETO ................................ 142
ANEXOS .................................................................................................. 144
ANEXO A – DIMENSÕES DOS DISCOS E TAMBORES ................................ 145
ANEXO B – LAYOUT DIMENSIONAL DAS EMBALAGENS ........................... 156
ANEXO C – DIMENSIONAL DA LINHA ...................................................... 157
ANEXO D – TABELA DE AVANÇOS, CATÁLOGO DORMER. ......................... 158
ANEXO E – ESPECIFICAÇÕES DOS COMPONENTES PNEUMÁTICOS. ........ 160
1 INTRODUÇÃO
O cenário industrial atual busca, a cada dia mais, inovar tecnologicamente
para aumentar a produção e reduzir custo e tempo. Essa verdadeira revolução das
máquinas é liderada pelos processos industriais automatizados, que tem como
princípios fundamentais a diminuição de custos, aumento da produtividade,
flexibilidade, qualidade, segurança e principalmente a integração de sistemas.
A partir da década de 1960, os robôs começaram a ser introduzidos nos
processos industriais, sendo a indústria automobilística a pioneira. Nesse tipo de
indústria, os automatismos realizam tarefas que envolvem a manipulação de peças,
soldagem e pintura, ou seja, atividades que envolvem esforços repetitivos. Diante
desse fato, a Jofund S.A. representada pela marca Fremax, responsável pela
fabricação de tambores e discos de freios para veículos, busca uma parceria com o
Instituto Federal de Educação, Ciência e tecnologia de Santa Catarina (IFSC) para
que os alunos do curso Superior de Tecnologia em Mecatrônica Industrial possam
idealizar novos sistemas automatizados para a empresa.
Atualmente a Fremax possui grande parte de seus processos fabris, como
fundição e usinagem, automatizados. O problema de projeto apresentado busca
semi-automatizar uma linha de produção que vai da furação até a embalagem. Um
dos principais fatores que levam a tal necessidade está ligado à ergonomia, pois os
funcionários que trabalham nesse setor precisam manipular os discos de freio ao
longo da linha de produção. Esses discos de freios – que pesam até 35 kg - podem
causar problemas à estrutura física dos operadores, tornando a garantia de
integridade dos funcionários o objetivo principal da mecanização do processo.
Consequentemente outros benefícios surgirão, como a multiplicação da
produtividade e a redução de custos, visto que uma linha que hoje conta com quatro
funcionários pode ter sua produção maximizada pela reorganização das suas funções
executadas ao longo do processo.
2 PROJETO INFORMACIONAL
O processo de desenvolvimento de um produto é algo que necessita de tempo
e principalmente de um modelo sistemático, que permita aos projetistas solucionar e
impedir o maior número possível de erros, que possam afetar o produto quando este
já estiver fabricado. E por este motivo durante as fases de idealização do produto, a
equipe de projeto estará utilizando o modelo PRODIP de desenvolvimento de
projetos.
Segundo o modelo PRODIP as etapas de elaboração do projeto se dividem em
informacional, conceitual, preliminar e detalhado. Neste primeiro momento
desenvolve-se o projeto informacional, que tem como objetivo definir as
especificações de projeto do produto. O primeiro passo na busca das especificações
metas é a identificação das necessidades dos clientes, que pode ser feita através de
entrevistas com os principais usuários do produto.
Após recolhidas às necessidades dos clientes a próxima etapa consiste na
elaboração dos requisitos dos usuários, que buscam transformar os anseios dos
clientes em uma linguagem de engenharia, de fácil compreensão por toda a equipe
de projeto. Depois de determinados os requisitos dos usuários, se estabelece
atributos dimensionais, funcionais, ergonômicos e de confiabilidade aos mesmos. E
com isso determinam-se os requisitos de projeto que serão à base das decisões da
equipe de projeto.
Além de arrecadar as necessidades dos clientes, a fase do informacional
também visa pesquisas de mercado com o objetivo de analisar os concorrentes e
com isso ter como meta, o desenvolvimento de um produto com características
tecnológicas melhores, e se possível inovadoras, e sempre respeitando as relações
de custo-benefício. Também são desenvolvidas atividades para a determinação de
parâmetros de qualidade e ciclo de vida do produto.
Com as especificações de projetos determinadas, após todo este processo de
coleta de dados, a equipe de projeto esta pronta para avançar de fase e assim
desenvolver as concepções do produto.
11
2.1 DESCRIÇÃO DO PRODUTO
Os discos e tambores de freio são peças que fazem parte dos sistemas de
frenagem mais utilizados atualmente em automóveis: o sistema por disco de freio
propriamente dito e o sistema por anti-lock braking system (ABS). Estes sistemas
citados possuem a finalidade de diminuir a velocidade dos veículos quando acionados
e se localizam próximos as nas rodas dos veículos. Eles também possuem
características físicas muito semelhantes, diferem-se apenas na forma de
acionamento do sistema de frenagem, mantendo assim certa igualdade entre os
tipos de discos e tambores de freio utilizados.
Para um maior entendimento das formas e finalidades dos discos de freio,
apresenta-se uma breve descrição de cada sistema a seguir.
2.1.1 Sistema de freio por discos de freio
Este sistema tem o propósito de reduzir da velocidade das rodas do automóvel
por meio do atrito gerado entre pastilhas de freio e o disco de freio. O sistema
completo é composto por basicamente quatro elementos: o disco de freio, as
pastilhas de freio, o pistão e a pinça (figura 2.1).
FIGURA 2.1 - Sistema de freio por disco de freio.
12
Como o disco de freio está diretamente acoplado a roda dos veículos e com
uma grande energia cinética acumulada quando o automóvel está em movimento,
quando as pastilhas de freio são pressionadas contra cada face do disco de freio,
devido à atuação do pistão que por sua vez está acoplado na pinça, ocorre entre os
dois componentes um enorme atrito e geração de calor que faz com que a energia
cinética das rodas diminua e consequentemente a velocidade do veículo.
Um grande problema desse sistema é justamente o calor causado pelo atrito
entre as peças, pois ele pode prejudicar de várias formas o funcionamento do
sistema, e um dos componentes mais afetados é o disco de freio. Essa é
fundamentação física do sistema de disco de freio, com mais alguns detalhes pode-
se abordar o sistema de freio por ABS descrito a seguir.
2.1.2 Sistema de freio por ABS
Visto como funciona o sistema de freio por disco de freio pode-se facilmente
entender como funcionar o ABS, que nada mais é que um sensor/controlador do
sistema de frenagem juntamente com os atuadores e o sistema de freio por disco em
si (figura 2.2).
FIGURA 2.2 - Componentes do ABS.
13
A grande utilidade do sistema por ABS está no antitravamento das rodas do
veículo quando este é submetido a uma repentina frenagem e possa vir a derrapar
na pista. Fisicamente a derrapagem acontece quando as rodas do automóvel travam
e perdem o atrito com a pista, isso faz com que o motorista perca completamente o
controle da direção do veículo.
O ABS tem a finalidade de fazer com que o sistema de freio não trave as
rodas do carro, mas mantenham-nas no limiar da máxima desaceleração do veículo
antes do travamento das rodas. Para que isso aconteça, cada equipamento do
sistema ABS possui uma finalidade. O sensor de velocidade verifica a velocidade
atual do veículo em relação ao solo, para que posteriormente ela possa ser
comparada e transformada na aceleração ou desaceleração o carro. As válvulas são
os efetivos atuadores de frenagem que fazem a desaceleração. Por fim, o
componente mais importante é o controlador. Este último faz uma análise constante
da desaceleração que o veículo vem sofrendo com a real situação das rodas, se elas
estiverem travadas e o veículo ainda estiver em movimento, isso significa que as
rodas estão derrapando e precisam ser soltas para que o motorista não perca o
controle, porém, elas também devem voltar a serem “apertadas” para que o veículo
mantenha a desaceleração requerida pelo usuário.
Estes passos executados pelo controlados e pelas bombas, são rápidos e
precisos, assim a frenagem do veículo fica otimizada ao máximo, pois se aproxima do
limiar entre a derrapagem e a desaceleração do carro.
Entende-se que em ambos os sistemas de funcionamento, o disco de freio é
constantemente requisitado e não pode deixar de atender necessidades como uma
robustez e versatilidade para compor cada sistema.
Como cada montadora adota diferentes meios de acoplagem das peças aos
seus automóveis, formas, e por vezes, meios diferentes de resfriamento dos discos, é
necessário que os fabricantes dos discos de freios tenham uma versátil linha de
fabricação sem perder a qualidade e velocidade durante o processo.
14
2.1.3 Linha automatizada para fabricação
Vendo um grande problema de manipulação e tempo de fabricação nas linhas
de produção dos discos de freio da empresa Fremax, a ser apresentada
posteriormente, adota-se alvo do projeto a automatização ou semi-automatização
das suas linhas de fabricação.
Esta automatização da linha tem como grande característica a diminuição da
mão de obra humana, aumento da qualidade dos produtos e do controle ao longo do
processo. Hoje em dia isso tem sido algo que grandes empresas veem adotando e
implementando em seu chão de fábrica para garantir o seu crescimento no mercado.
2.1.3.1 Linhas automatizadas como produto
As linhas automatizadas são produtos muito específicos e na maioria das
vezes produtos projetados e fabricados para uma determinada aplicação. O que
existe neste meio são apenas algumas classificações generalizadas para os tipos de
linhas automatizadas, que são os equipamentos de:
a) Montagem – É geralmente caracterizado pela montagem de peças com
grande número de componentes e/ou com uso de elementos fixadores
como parafusos e rebites (figura 2.3);
FIGURA 2.3 - Robô montador.
b) Transportadores – São usados na maior parte das vezes no transporte de
cargas pesadas, para sistematização e controle do transporte, ou pela
velocidade de transporte quando destinado a peças leves (figura 2.4);
15
FIGURA 2.4 - Robô transportador.
c) Manipuladores – Este é o processo mais versátil e com características mais
diferentes entre cada aplicação. São utilizados com diferentes processos,
como solda e posicionamento de peças para usinagem, e para cada uma
delas existem uma maneira de operação e programação. Seus custos
podem variar muito dependendo da maneira como irá funcionar a
manipulação das peças, por exemplo, se é necessário um robô com muitos
eixos (figura 2.5) o custo aumenta muito, mas se é usado apenas sistemas
mecânicos de alinhamento para ordenar peças em uma linha, este custo
pode baixar consideravelmente;
FIGURA 2.5 - Robô manipulador.
Para uma linha de fabricação, como a usada pela Fremax, na maioria das
vezes se utiliza combinações dos tipos de automatização para gerar um aumento de
produção e qualidade do sistema com custo benéfico adequado.
16
Como o maior problema deve-se ao deslocamento das peças na linha, o
enfoque maior fica no uso dos sistemas de automatização transportadores, e
secundariamente existe a necessidade de automatização do posicionamento das
peças, ou seja, o uso de manipuladores.
2.2 OBJETIVOS
Os objetivos do projeto serão os resultados que a equipe de projeto pretende
alcançar ao término do trabalho de elaboração, que compreende além do fato de
adquirir as competências desenvolvidas ao longo do semestre conseguir suprir as
necessidades técnicas dos clientes do produto.
2.2.1 Objetivo geral
Desenvolver soluções técnicas que melhorem o desempenho e as condições
de trabalho de uma linha de produção semi-automatizada para indústria metal
mecânico de autopeças, voltada para a fabricação de discos e tambores de freio.
2.2.2 Objetivos específicos
São objetivos específicos do projeto:
a) Desenvolver a estrutura física e funcional do produto;
b) Selecionar e dimensionar componentes da estrutura mecânica;
c) Aplicar tecnologias hidráulicas e pneumáticas encontradas no mercado;
d) Analisar os resultados, visando identificar se os mesmos atendem as
necessidades dos clientes;
e) Apresentar por meio de relatórios o progresso e finalização do projeto.
17
2.3 FATORES DE INFLUÊNCIA NO PROJETO
Tanto o produto quando as ferramentas e as técnicas utilizadas ao longo do
desenvolvimento do projeto estão sujeitos a fatores que podem influenciar, além das
características técnicas, áreas relacionadas à organização da equipe, visão do
mercado, atributos legais e exigências da legislação.
Esses fatores são abordados para permitir que a equipe de projeto organize as
atividades necessárias ao cumprimento do projeto utilizando para isso um
planejamento das etapas para garantir o domínio de uma das variáveis
determinantes do problema que é o tempo de execução hábil do projeto. Fatores
comerciais são abordados para permitir o conhecimento dos setores de atuação e
das tecnologias mais difundidas no cenário que envolve o produto, assim como as
leis e normas que garantem qualidade e segurança no processo.
2.3.1 Cronograma de planejamento
O cronograma de planejamento indica os intervalos para a realização das
tarefas que são desenvolvidas ao longo de todo o ciclo de projeto, sendo
influenciado diretamente pelo estilo de metodologia adotado e pela disponibilidade
de tempo que é definido com base semestre letivo.
Na figura a seguir também estão dispostas as datas de entrega de
documentos e defesa das propostas.
18
FIGURA 2.6 - Cronograma de planejamento
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Visita a empresa Fremax xDefinir escopo do projeto x
Desenvolver o cronograma do projeto xDesenvolver o cronograma da fase x
Definir os fatores de influencia no projeto x xIdentificar as necessidades dos clientes e transforma-los em requisitos dos clientes
x
Estabelecer os requisitos do projeto xEstabelecer as especificações-meta do
Projeto utilizando QFDx
Atualizar o cronograma do projeto xDesenvolver cronograma da fase x
Desenvolver a estrutura funcional do projeto x xDesenvolver os princípios de soluções x x
Gerar alternativas de concepções x xSelecionar concepção do produto x
Desenvolver crockis da concepção selecionada x xAvaliar a concepção do produto x
Defesa dos projetos informacional e conceitual xAtualizar o cronograma do projeto xDesenvolver cronograma da fase x
Analisar a concepção para identificar processos de fabricação e escolher materiais
x x
Definir fornecedores e parcerias de co-desenvolvimento
x x
Modelagem em CAD dos sistemas, subsistemas e componentes (SSC)
x x x x x
Modelagem dos circuitos de comando x x xModelagem do circuito pneumáticos x x x
Defesa do projeto preliminar xDetalhar modelos CAD x x x
Projeto de acionamento pneumático x x x x
Projeto do circuito de comando eletropneumático x x x x
Montagem e integração dos sub-sistemas x xValidação dos sistemas em bancada x x
Entrega do artigo e relatório do projeto detalhado x
Defesa final x
Proj
eto
Prel
imin
arPr
ojet
o D
etal
hado
SemanaAtividadeEtapa
Proj
eto
Info
rmac
iona
lPr
ojet
o Co
ncei
tual
19
2.3.2 Produtos existentes no mercado
Durante as etapas do projeto informacional é comum ocorrer uma pesquisa de
mercado envolvendo os produtos concorrentes para se obter um cenário econômico
e as principais características que os clientes procuram encontrar. O estudo das
tecnologias já aplicadas em produtos existentes complementa o portfólio de soluções
que podem ser aplicadas na solução do projeto, respeitando é claro as patentes e
proteções legais sobre os produtos.
Contudo a linha de produção aplicada na fabricação de freios automotivos
possui particularidades que a torna um produto que dificilmente é encontrado de
forma completa no mercado fornecedor. O número de empresas que atuam no setor
de produção de discos e tambores de freio e a diversidade de itens que podem ser
fabricados contribuem para que não existam linhas de produção construídas em
escala comercial.
Nesse caso a pesquisa de mercado pode ser reduzida a um nível mais
elementar do processo, encontrando equipamentos que realizam as funções que se
desenvolvem ao longo da linha de produção. Dentre os equipamentos e tecnologias
que estão disponíveis atualmente no mercado, estão citados nos tópicos abaixo
aqueles que são considerados pelo cliente como alvos principais do processo:
a) Transporte de material: as tecnologias empregadas por indústrias do tipo
metal mecânicas apresentam como uma forma de movimentação eficiente
as esteiras dentre as quais se destacam pelo custo benefício:
Transportador de Roletes Livres: Normalmente tendo um custo mais
baixo, utilizando roletes ou roldanas. São implantados visando à
agilidade do processo e principalmente a condição ergonômica dos
operadores. Atualmente podem ser construídos em aço inoxidável,
alumínio e aço carbono, podendo ter também acessórios ou elementos
de curva. A figura a seguir mostra um exemplo desse transportador:
20
FIGURA 2.7 - Transportador de roletes.
Transportadores de Correia sobre Roletes: Possuem alta eficiência
mecânica, onde, a correia desliza sobre roletes, com baixo atrito,
possibilitando a movimentação de cargas pesadas com baixo consumo de
energia, as correias na maior parte das aplicações são de borracha. Além
da carga, algumas aplicações necessitam de esteiras sobre roletes, tais
como, transporte de produtos abrasivos, umidade entre o leito e a
correia, transportadores muito longos, altas velocidades;
FIGURA 2.8 - Transportador de correias.
b) Furação - Caracterizado pela retirada de material por meio da utilização de
ferramentas cilíndricas (brocas, machos e escareadores) esse processo
aplicado na fabricação de discos e tambores é realizado por equipamentos,
em alguns casos específicos, tais como:
Furadeira: É um dispositivo como o apresentado na figura a seguir, que
possuem robustez e precisão na realização de furacões, etapa de
escareamento de furos e com algumas modificações elétricas a abertura
de roscas;
21
FIGURA 2.9 - Furadeira de coluna da marca Kone.
Furadeira múltipla: São utilizadas quando existe a necessidade de ser
realizar mais de uma perfuração na mesma etapa do processo. Aplicada
na aberturas do conjunto de furos concêntricos com centro dos discos e
tambores, ela conta com cabeçote de múltiplos mandris ajustáveis, capaz
suportar várias brocas ao mesmo tempo como o da figura abaixo;
FIGURA 2.10 - Furadeira múltipla da marca Brevet.
c) Lubrificação: No contexto da indústria de discos e tambores a lubrificação
corresponde à etapa de banho em óleo para inicialmente realizar a limpeza
22
dos resíduos de usinagem (cavaco, fluido de corte) e posteriormente para
proteger a superfície do produto durante sua estocagem;
d) Gravação: Utilizada para incorporar nas peças números e caracteres que
permitam a sua identificação e rastreabilidade para acompanhar o processo e
expedição dos lotes produzidos. Entre as formas de gravação disponíveis
destacam-se:
Puncionamento como matriz: Nesse método uma sequência de tipos
metálicos como os da figura seguinte é usada para produzir uma
depressão na superfície da peça;
FIGURA 2.11 - Matrizes de puncionamento.
Micro-puncionamento: Marcação de caracteres é realizada por meio de
pinos metálicos, presentes na figura a seguir, que incidem sobre a peça
em forma de matriz de pontos ou por caracteres de linhas contínuas,
possuem acionamento pneumático ou elétrico.
FIGURA 2.12 - Máquina para micro-puncionamento.
e) Secagem: Permite a retirada do excesso de óleo protetor presente sobre a
superfície do produto para obtenção de uma fina camada que não necessite
de processo de limpeza antes da instalação do disco ou tambor;
23
f) Embalagem: Consiste em envolver o produto em uma embalagem que
garanta sua própria segurança, facilidade no manuseio, simplificação da
estocagem e mantenha suas características antes a aplicação em um veículo.
Todos os processo e equipamento descritos acima são encontrados no
mercado para executarem funções específicas em suas áreas de trabalho, a
integração dessas tecnologias é que permitem obter-se uma linha capaz de realizar
todas as etapas necessárias para produção dos produtos encontrados na empresa.
2.3.3 Normas e leis que afetam o produto
Durante a etapa de elaboração do projeto devem ser levadas em consideração
além dos atributos técnicos relacionados aos princípios de engenharia que são
utilizados, a sua viabilidade legal e adequações impostas pela legislação vigente, com
o intuito de garantir a qualidade dos bens produzidos, a segurança dos envolvidos no
processo, a responsabilidade ambiental e outros fatores que são exigidos nas
orientações dos órgãos normativos.
A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) é o órgão responsável por
criar e adequar normas técnicas relacionadas à qualidade e segurança de diversos
produtos e processo industriais, dentre sua variedade de normas as que algum
momento apresentam relação com o processo de desenvolvimento do projeto são:
a) ABNT NBR ISO 281:2007
Data de Publicação: 26/03/2010
Título: Mancais de rolamentos — Capacidade de carga dinâmica e vida útil
estimada
Comitê: ABNT/CB-04 Máquinas e Equipamentos Mecânicos
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Esta Norma especifica métodos de cálculo da capacidade de carga
dinâmica básica de mancais de rolamentos dentro do campo de dimensões
mostrado nas publicações ISO relevante, fabricados com aço para
rolamentos, com tratamento térmico, de alta qualidade, normalmente
24
utilizados e usuais, de acordo com as boas práticas de fabricação e,
basicamente, de projeto convencional com relação ao formato das
superfícies de contato rolantes;
b) ABNT NBR ISO 2768:2001
Data de Publicação: 28/02/2001
Título: Tolerâncias gerais para dimensões lineares, angulares e geométricas
sem indicação de tolerância individual
Comitê: ABNT/CB-04 Máquinas e Equipamentos Mecânicos
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Tem como objetivo simplificar as indicações em desenhos e
especificar tolerâncias gerais para dimensões lineares e angulares sem
indicação individual de tolerância e especifica tolerâncias geométricas gerais
para três classes de tolerâncias;
c) ABNT NBR ISO 9001:2008
Data de Publicação: 28/11/2008
Título: Sistemas de gestão da qualidade – Requisitos
Comitê: ABNT/CB-25 Qualidade
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Esta Norma especifica requisitos para um sistema de gestão da
qualidade;
d) ABNT NBR 13193:1994
Data de Publicação: 30/08/1994
Título: Emprego de cores para identificação de tubulações de gases
industriais – Procedimento
Comitê: ABNT/CB-02 Construção Civil
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Esta Norma fixa as condições exigíveis para o emprego de cores
na identificação de tubulações de gases industriais;
e) ABNT NBR 14153:1998
Data de Publicação: 30/07/1998
Título: Segurança de máquinas - Partes de sistemas de comando
relacionados à segurança - Princípios gerais para projeto
25
Comitê: ABNT/CB-04 Máquinas e Equipamentos Mecânicos
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Esta Norma especifica os requisitos de segurança e estabelece um
guia sobre os princípios para o projeto de partes de sistema de comando
relacionados à segurança. Isso inclui sistemas programáveis para todos os
tipos de máquinas e dispositivos de proteção relacionados. Esta Norma se
aplica a todas as partes de sistemas de comando relacionados à segurança,
independentemente do tipo de energia aplicado, por exemplo, elétrica,
hidráulica, pneumática, mecânica;
f) ABNT NBR 15623-3:2008
Data de Publicação: 15/09/2008
Título: Máquina elétrica girante - Dimensões e séries de potências para
máquinas elétricas girantes - Padronização
Parte 3: Motores pequenos e flanges BF10 a BF50
Comitê: ABNT/CB-03 Eletricidade
Organismo: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Objetivo: Esta parte da ABNT NBR 15623 estabelece dimensões de fixação
e de ponta de eixo para máquinas elétricas girantes de eixo horizontal, para
motores pequenos com flanges entre BF10 e BF50, que usualmente são
utilizados em dispositivos de controle.
2.3.4 Normas técnicas de segurança
Para que uma linha de produção ou qualquer outro processo industrial possa
garantir que sua atividade não causará, sob circunstâncias controladas, nenhum tipo
de risco aos clientes envolvidos com o produto, sobre tudo os trabalhadores que
estão ligados diretamente com os processos de manufatura são estipuladas normas
de segurança esses processos.
Os riscos estão associados principalmente a condições de segurança
encontradas nos locais de trabalho que podem originar tanto os danos físicos diretos
resultantes de acidentes com máquinas e ferramentas, quanto os danos indiretos
26
associados ao esforço repetitivo ou excessivo, além dos prejuízos psicológicos
causados pela fadiga mental.
É com o intuito de prevenir e minimizar esses riscos que a legislação adota
normas de segurança do trabalho que permitem identificar e corrigir situações que
possam afetar a integridade dos trabalhadores comprometendo seu bem-estar físico,
mental, produtividade e satisfação frente à empresa. Dentre as principais Normas
Regulamentadoras (NR) presentes na legislação do Ministério do Trabalho e Emprego
(MTB), estão citados abaixo aquelas que em algum momento manifestam relação
com as atividades desenvolvidas ao longo dos processos relacionados com o projeto.
a) Norma Regulamentadora NR 10
Título: Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade.
Objetivo: Estabelece os requisito e condições mínimas objetivando a
implementação de medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a
garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou
indiretamente, interagem em instalações elétricas e serviços com
eletricidade;
b) Norma Regulamentadora NR 11
Titulo: Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais.
Objetivo: Estabelecer parâmetros relacionados com os equipamentos
utilizados na movimentação de materiais, tais como elevadores de carga,
guindastes, monta-carga, pontes-rolantes, talhas, empilhadeiras, guinchos,
esteiras-rolantes, transportadores de diferentes tipos;
c) Norma Regulamentadora NR 12
Titulo: Segurança no Trabalho em Máquinas e Equipamentos.
Objetivo: Definem referências técnicas, princípios fundamentais e medidas
de proteção para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores e
estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do
trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos
de todos os tipos;
d) Norma Regulamentadora NR 15
Titulo: Atividades e Operações Insalubres
27
Objetivo: Definir e classifica limites para atividades ou operações insalubres
as que se desenvolvem em ambiente onde o trabalhador está sujeito a
ruídos, exposição ao calor, ambientes hiperbáricos, elementos
contaminantes e outros agentes que podem causar danos a saúde;
e) Norma Regulamentadora NR 17
Título: Ergonomia.
Objetivo: Visa a estabelecer parâmetros que permitam a adaptação das
condições de trabalho às características psicofisiológicas dos trabalhadores,
de modo a proporcionar um máximo de conforto, segurança e desempenho
eficiente;
f) Norma Regulamentadora NR 26
Titulo: Sinalização de Segurança
Objetivo: Descrever o emprego de cores na segurança do trabalho e a
classificação, rotulagem preventiva e ficha com dados de segurança de
produtos químicos.
2.4 CLIENTES
Os clientes do projeto são todas as pessoas, organizações ou empresas que
de alguma forma, seja ela direta ou indireta, manifestam interesse pelo produto ou
que serão afetadas por ele ao longo do seu ciclo de vida.
2.4.1 Análise do ciclo de vida do produto
O ciclo de vida de um produto corresponde às etapas que estão presentes
desde o início das atividades relacionadas ao seu desenvolvimento até a
descontinuidade de sua fabricação e dos serviços de acompanhamento que foram
disponibilizados durante seu período de existência ou de comercialização.
Este ciclo compreende não somente os setores e profissionais que estão
diretamente relacionados com as etapas de elaboração e construção do produto,
mas também os elementos que de alguma forma estão envolvidos em áreas que
compreendem além da tecnologia, a logística, o marketing e a assistência técnica
28
voltada ao atendimento dos anseios dos clientes. A figura a seguir apresenta um
modelo completo de ciclo de vida em espiral:
FIGURA 2.13 - Ciclo de vida do produto (adaptado de Fonseca, 2000)
A principal divisão do ciclo está nos setores, que agrupam as partes que
apresentam características e funções que se complementam ou mantém ligações
muito próximas como ocorre nas áreas de projeto, fabricação, montagem,
armazenamento e transporte, que juntos formam os chamados clientes internos. Em
geral eles priorizam soluções que tragam facilidades de projeto e manufatura.
Os setores de mercado são os envolvidos nas atividades de distribuição, venda
e marketing do produto. Os clientes intermediários como a denominação propõem
realizam um estágio entre a os meios de produção e o consumidor final, suas
principais exigências em relação ao produto é que seja atraente para os clientes
externos.
Os clientes externos são considerados todos os indivíduos ou instituições que
poderão que alguma forma usufruir do produto ou serviço oferecido. Também
chamados de setor de consumo, são o alvo principal dos esforços do projeto, pois
eles determinam quais as características devem ser priorizadas para que o resultado
final do trabalho consiga satisfazer as suas necessidades. O cliente externo algumas
29
vezes pode ser variado, ou seja, várias empresas ou pessoas vão utilizar o produto,
porém também há a possibilidade desse cliente ser restrito, como ocorre em projetos
realizados sobre medida para determinado grupo.
O projeto em particular não possui um ciclo de vida completo, pois algumas
etapas não serão executadas por completo. Os passos que compõem o projeto
compreendem cinco setores distribuídos entre clientes internos, externos e
intermediários. O setor principal é o de projeto, que consiste em aquisição de dados,
geração de conceitos, escolha da concepção que melhor se encaixa com os requisitos
de projeto e detalhamento da concepção adotada.
Os outros quatro setores envolvidos complementam o apoio e validação do
projeto. São eles: compra uso, função e manutenção.
O ciclo de vida do produto poderá ser alterado após a apresentação do projeto
para o cliente, pois o mesmo decidirá pela implantação ou não do projeto, sendo
assim se o mesmo decidir dar continuidade ao processo, as outras etapas do projeto
serão colocadas em prática, movimentando assim os outros setores como:
fabricação, transporte e venda.
O cliente em questão é a empresa catarinense Jofund S.A., que por meio dos
professores do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina
(IFSC) expuseram uma problemática do seu setor fabril, e solicitaram uma solução
para a melhoria do seu processo de fabricação.
2.4.2 A empresa
Em 16 de janeiro de 1986 surge na cidade de Joinville (Santa Catarina) a
Jofund S.A., uma empresa que terceirizava serviços de fundição de ferro para o
mercado industrial. Em 1990 ela se especializa na fabricação de discos e tambores
de freio, passando a dedicar-se integralmente a este segmento do mercado.
Com a criação da marca Fremax a empresa passa a ser referência no
mercado de reposição, na indústria automobilística e líder na América Latina. A figura
a seguir trás como exemplo de um dos produtos e de sua embalagem, que hoje são
produzidos e comercializados pela Fremax.
30
FIGURA 2.14 - Logotipo e produto Fremax.
A empresa busca adaptar sua produção segundo as necessidades e tendências
do mercado automotivo, recorrendo à tecnologia e a automatização para garantir a
produção e qualidade dos mais de 1400 itens presentes em seu portfólio de
produtos. Anualmente estima-se uma fabricação de mais de 2 500 000 unidades de
produtos, sendo que neste ano a produção prevê a casa das 3 500 000 peças
produzidas.
A empresa possui quatro tecnologias diferentes que podem ser aplicadas em
seus produtos, como ilustrado na figura a seguir, elas aumentam o desempenho
(High Performance), estética (Painted Disc), durabilidade (Carbon +) e instalação do
produto (Ready To Go), garantindo a satisfação das diferentes exigências
encontradas no cenário comercial em que a empresa atua.
31
FIGURA 2.15 - Produtos e soluções oferecidos pela empresa.
Em maio de 2011 a Fremax teve renovada a sua certificação no Sistema de
Gestão da Qualidade na NBR ISO 9001:2008. Ao atender os requisitos impostos pela
norma a empresa garante a adequação de seus produtos e serviços por meio da
melhoria no Sistema de Gestão da Qualidade presentes na área comercial, industrial,
logística e nos processo de apoio.
2.4.3 Necessidades dos clientes
Para a obtenção das necessidades relacionadas ao produto foi realizada uma
visita a sede da empresa em Joinville pelos integrantes da equipe de projeto. O
objetivo da visita foi arrecadar o maior número de informações possível para o
desenvolvimento do projeto, entender também o que o cliente necessita e quais
fatores são mais importantes, para posteriormente tomar as decisões de projeto
baseadas nos critérios estabelecidos pelo cliente.
Também se buscou contextualizar a visão em relação às características físicas
e funcionais, as formas de utilização, os benefícios, as restrições e outros detalhes do
produto visando atender as expectativas dos clientes.
Essas expectativas que o cliente procura suprir ao expor diretamente sua
opinião em relação ao processo é denominado de necessidades dos clientes, que se
encontram estão listadas abaixo:
32
a) Reduzir ao máximo a elevação manual dos discos durante a linha de
produção;
b) Implementar sistemas de segurança;
c) Construir de forma a favorecer a ergonomia;
d) Baixo nível de falhas;
e) Fácil manutenção;
f) Ser modular;
g) Não ultrapassar as dimensões da linha atual (9,5 metros);
h) Facilidade na regulagem para troca de produção;
i) Ter baixo custo de implementação;
j) Baixa produção de rejeitos;
k) Fácil operação;
l) Possuir o maior número de componentes padronizados no mercado;
m) Não conter cantos vivos ou rebarbas que possam ferir o usuário;
n) Possuir documentação técnica;
o) Boa velocidade de produção.
As necessidades apresentadas são parte de um conjunto maior que é filtrado
para obter um número mínimo de itens sem apresentarem repetição entre si ou um
desvio do objetivo traçado para o projeto.
2.4.4 Requisitos dos clientes
As necessidades dos clientes expressam os desejos e expectativas em relação
ao produto, contudo a linguagem utilizada varia conforme o conhecimento e
relacionamento com o projeto. Para que suas opiniões possam ser analisadas, elas
devem ser organizadas e traduzidas para termos mais acessíveis, esses atributos
refinados e traduzidos são conhecidos como requisitos dos clientes:
a) Produção linear;
b) Ser seguro elétrica e mecanicamente;
c) Ser ergonômico;
33
d) Ser preciso;
e) Ser compacto;
f) Ter robustez elétrica e mecânica;
g) Possuir facilidades de manutenção;
h) Ter postos de trabalho intercambiáveis;
i) Ser de fácil operação;
j) Ter baixo custo de implementação;
k) Ter boa repetitibilidade;
l) Possuir componentes padronizados;
m) Prevenir danos aos usuários;
n) Possuir documentação técnica;
o) Baixo tempo de ciclo.
Os requisitos dos clientes também podem ser ordenados de acordo com grau
de importância dado a cada um deles durante as entrevistas ou pela frequência com
que foram citados, como mostra o quadro abaixo.
Quadro 2.1 - Requisitos do cliente
Classe de requisitos
Requisitos dos clientes Grau de
importância
Requisitos básicos
Confiabilidade 5 Ergonomia 5 Estética 1 Segurança 5 Padronização 5
Requisitos do ciclo de
vida
Manutenção 5 Facilidade de operação 5 Montabilidade 5
Requisitos específicos
Padronização dos componentes 5 Organização 5 Acessibilidade 5 Dimensões 5 Modularização 5 Baixo custo 4 Baixo tempo de ciclo 5
34
2.5 REQUISITOS DE PROJETO
Os requisitos dos clientes definidos no processo anterior representam as
necessidades em relação ao produto descritas em uma linguagem acessível à equipe
de desenvolvimento, porém ainda apresentam de forma subjetiva ou qualitativa,
sendo preciso transformá-las em atributos tecnicamente mensuráveis.
Ao se expressar os requisitos dos clientes em uma linguagem técnica de
engenharia obtêm-se os requisitos de projeto, que são atributos capazes de serem
mensurados por alguma grandeza física, que definirá as características finais do
produto.
Quadro 2.2 - Requisitos de projeto
Requisitos do projeto
Segurança (+) Isolamento elétrico
(+) Ausência de cantos vivos
Confiabilidade (+) Baixa taxa de falhas
Materiais
(+) Dimensões
(o) Acabamento
(+) Resistência mecânica
Econômico
(+) Manutenção
(-) Custo
(o) reutilização/reciclagem
Utilização (+) Facilidade de utilização
(+) Documentação técnica
Funcionamento
(+) Ser modular
(-) Pouca interferência do operador
(+) Baixo tempo de ciclo
35
2.6 ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO
Para auxiliar os projetistas na hierarquia das especificações de projeto, utiliza-
se como ferramenta para determinar o grau de importância de determinado
parâmetro frente ao cliente a primeira matriz do método de desdobramento da
qualidade (Quality Function Deployment - QFD) conhecida como casa da qualidade,
apresentada no apêndice A.
O quadro apresentado abaixo contém as especificações classificadas em
ordem decrescente de importância segundo os resultados obtidos na análise da
matriz qualidade.
Quadro 2.3 - Especificações de projeto
Especificação Valor Meta Aspecto indesejado
1 Manutenção Componentes padronizados Componentes difíceis de encontrar
2 Custos Até R$ 100000,00 Custo superior ao valor meta
3 Modularização Aceitar diferentes tipos de montagem Engessar o sistema
4 Facilidade de utilização Acessível a diversos níveis de conhecimento Dificuldade de utilização
5 Manual de instruções Suprir as dificuldades de operação
Não ter linguagem acessível
6 Tempo de ciclo Compatível com ciclo atual Aumento do tempo de ciclo
7 Dimensões Máximo 9,5 x 1,5 metros Maior que o especificado
8 Taxa de falhas 0 falhas por hora de operação Insatisfação do cliente
9 Ausência de cantos vivos
Não possuir superfícies cortantes
Causar ferimentos ao usuário
10 Resistência Mecânica Garantir rigidez durante utilização de peças até 35kg
Não apresentar rigidez durante operação
11 Interferência do operador Somente na movimentação Elevação manual
12 Acabamento Revestimento com pintura Oxidação da superfície
13 Reutilização/reciclagem 60% de materiais recicláveis Ser nocivo ao meio ambiente
14 Isolamento elétrico Evitar choque elétrico Causar danos ao usuário
3 PROJETO CONCEITUAL
O projeto conceitual tem como objetivo determinar a concepção do produto,
ou seja, uma descrição aproximada das tecnologias, princípios de funcionamento e
formas de um produto. Essas configurações funcionais do produto devem respeitar
as necessidades dos clientes coletadas na fase do projeto informacional.
Para determinar a concepção do produto, a metodologia de projetos oferece
importantes ferramentas como, por exemplo, a síntese funcional, matriz morfológica
e a matriz das decisões. Com a síntese funcional é possível relacionar o sistema
técnico com a física do problema de projeto, através de fluxos básicos de energia,
material e sinal. O primeiro passo na elaboração da síntese consiste na determinação
da função global do produto, ou seja, o objetivo final do mesmo. Com a função total,
assim também conhecida, estabelecida pode-se decompor a mesma em funções de
menor complexidade visando melhorar a busca por soluções.
Depois de determinadas as subfunções do produto, utiliza-se a matriz
morfológica para organizar de forma sistemática todas as soluções para cada uma
das subfunções. Assim se tem de certa forma concepções alternativas determinadas,
partindo-se para a matriz das decisões onde serão relacionadas às soluções
encontradas com as necessidades dos clientes e o resultado deste processo é a
concepção do produto.
Esta talvez seja uma das fases mais empolgante para os projetistas, pois
neste momento é possível colocar em prática todos os seus conhecimentos técnicos
e científicos.
37
3.1 ESTRUTURA FUNCIONAL
A estrutura funcional inclui as etapas que descrevem o funcionamento do
produto e os processos que são necessários para que o sistema como um todo possa
executar o propósito para qual foi concebido, no caso realizar o processo desde a
furação até embale dos discos e tambores de freio.
3.1.1 Função global
O desenvolvimento empregado para solucionar um problema de engenharia é
baseado no conhecimento do sistema técnico que está sendo abordado. Esse sistema
técnico é um conjunto de vários elementos que juntos formam uma estrutura
complexa voltada ao cumprimento de um propósito ou realização de uma
determinada tarefa.
O funcionamento de um sistema técnico pode ser expresso por uma função
global ou total, que descreve de modo superficial, porém simples o tipo de ação
que é realizado ao longo do processo. Em algumas literaturas os sistemas técnicos
são denominados de sistemas de transformação de estado, pois geralmente ocorrem
mudanças nas características das energias, materiais e informações que são
utilizados ao longo do processo.
A função global do sistema presente no centro da figura a seguir, é uma
declaração condensada e abstrata do problema, embora ela não indique diretamente
quais as soluções são necessárias, será o ponto inicial para formulação do restante
do sistema.
FIGURA 3.1 - Função global do sistema.
A esquerda da função global está o campo com as entradas do sistema, que
são os tipos de energia, materiais e informações que iniciam o processo e que estão
38
sujeitas a transformações a partir do momento que forem inseridas no interior dos
limites da função, que são representados graficamente pela linha pontilhada em
torno do quadro central. O uso dessa linha é justamente para evidenciar que a
função global está contida nesses limites, e que eles são sua fronteira com outros
sistemas técnicos, por exemplo, suponho-se que função Usinar Discos e Tambores
de Freio inicia-se somente após a entrada do disco no estado bruto, ou seja, esse
seria o limite da função global com outro sistema que caracterizaria o processo de
fundição.
Também são consideradas fronteiras da função global a interface com o
usuário, que realiza as etapas de transmitir as informações do processo e aguardar
as ações que o sistema deve realizar. A saída, que compreende os itens localizados a
direita da figura, são os resultados obtidos ao fim do processo realizado pela função
global, incluindo desde o produto final até os rejeitos oriundos das transformações
ocorridas ao longo do fluxo.
3.1.2 Estrutura funcional
A função global do sistema é uma representação abstrata e resumida das
soluções que o sistema técnico precisa adotar para transformar as entradas nas
saídas desejadas, nenhum dos processos internos fica evidente com essa abordagem
superficial do sistema.
Para permitir o projeto das soluções que podem ser empregadas para
solucionar o problema proposto é necessário desmembrar a função global em
funções menores, com níveis de complexidade reduzidos capazes de serem
resolvidos por dispositivos ou técnicas adequadas. A divisão em subfunções permite
modificar um problema inicialmente complexo e abstrato em problemas menores que
são concretos e mais simples, podendo ser resolvidas diversas soluções já existentes
na literatura.
A figura a seguir trás a representação da estrutura funcional do produto, que
é a representação das etapas que compõem o processo na forma de subfunções ou
funções elementares. A ordem procura seguir o fluxo das transformações como elas
ocorreriam na situação real.
39
FIGURA 3.2 - Síntese funcional do produto.
40
A função global do sistema é expandida e representada no quadro maior, que
corresponde também aos limites da função que difere o fluxo interno do processo
dos elementos que podem vir a compor outros sistemas externos. A coluna no centro
da figura representa as funções que juntas forma o ciclo de produção que se inicia
na parte inferior do fluxograma que vai se elevando até atingir funções posteriores
que se incumbiram de manter as etapas de transformação das entradas do sistema.
Algumas das funções ainda podem ser desmembradas em partes menores,
que executam determinado comando ou parte dele e juntas constituem a função. As
linhas horizontais ligadas a sua função especifica são denominadas subfunções ou
funções elementares, pois representam a menor execução de tarefa que é descrita
pela síntese funcional.
As funções e subfunções representam o comportamento e as etapas descritas
ao longo da linha de produção, portanto esses elementos são considerados um
pequeno pedaço simplificado e concreto de um problema com grau de complexidade
e abstração muito maior.
Para permitir a análise e escolha das melhores soluções a serem aplicadas no
projeto é necessário conhecer cada um dos elementos para identificar os fatores
mais relevantes durante a seleção. Com esse propósito está descrito abaixo, de
forma resumida, os objetivos de cada um dos termos envolvidos na síntese funcional
do produto:
a) Furar: primeira função da linha, responsável pela furação principal do disco
ou tambor de freio. É composta por três subfunções:
Posicionar peça: responsável pelo posicionamento e fixação do elemento,
disco ou tambor de freio, pré-usinado na posição ideal de furação;
Furar: objetivo principal da função, subfunção responsável pela múltipla
furação da peça;
Retirar: permitir o avanço do produto, dando continuidade no processo
de produção através da linha.
41
b) Furação Secundária: é utilizada quando é inviável a usinagem de todos os
furos na primeira estação, geralmente usada para furação com diferentes
diâmetros. É composta por duas subfunções:
Posicionar: responsável pelo posicionamento e fixação do elemento,
disco ou tambor de freio, pré-usinado na posição ideal de furação;
Furar: objetiva principal da função furação secundária, subfunção
responsável pela usinagem dos furos não feitos na primeira estação.
c) Rosquear: A função rosquear engloba todo o processo de pocionamento da
peça na máquina de rosqueamento, que nada mais é que uma furadeira de
bancada com velocidade de avanço e de rotação controlada e mais um
inversor acoplado na máquina para que o sentido de rotação seja invertido
automaticamente quando a broca estiver retornando, e também envolve a
retirada da peça da máquina. Sendo assim têm-se três subfunções:
Posicionar: nesta etapa a peça a ser usinada deve ser posicionada
conforme a necessidade da máquina de rosquear, que no caso é ter o
pré-furo concêntrico ao eixo do macho na rosqueadeira.
Roscar: ocorre o mais importante dessa função que é o momento de
usinar a rosca na peça que chegou pela linha, como o pré-furo
concêntrico, o macho inicia o movimento como velocidade de rotação e
avanço controlados em direção a peça, até que a altura da rosca seja
igual à definida no projeto, é invertida a rotação e avanço para que o
macho possa sair da peça sem danificá-la;
Retirar: depois das roscas usinadas a peça deve ser retirada da máquina
de rosquear e passar para o próximo processo na linha;
d) Escarear: Para completar este processo é necessário que as rebarbas
criadas nos furos feitos anteriormente sejam eliminadas com a criação de
um chanfro na extremidade defeituosa.
Rotacionar peça: como as rebarbas só ocorrem no fim dos furos, é
necessário que as peças sejam giradas para que a ferramenta de
escareamento atue na superfície de cada furo com a deformação;
Centralizar: assim como no processo de rosquear que é necessário a
concentricidade dos furos, no escareamento isso também acontece, por
42
isso é necessário que a peça como um todo seja devidamente
centralizada para quando houver uma rotação da mesma, os furos a
serem escareados coincidam com o eixo da ferramenta;
Escarear/rebaixar: Neste momento efetivamente a ferramenta de
escareamento é baixada e atua sobre as rebarbas, usinando a região e
tornando-a livre de imperfeições da usinagem anterior;
Retirar: Agora com a peça escareada e rotacionada por causa do início
desta etapa, a peça deve ser retirada e dependendo da próxima
operação, que pode ser prensagem ou o pré-banho, a peça deverá ser
manipulada para se adequar ao processo;
e) Prensar: Os processos que envolvem a utilização da prensa não pertencem
às funções realizadas pela linha de produção projetada. Por isso, ao
analisar a síntese funcional, encontra-se uma caixa preta representando
essa função. As peças são então levadas à prensa, onde são feitas as
operações necessárias e, depois de realizados os trabalhos, essas peças
retornam à linha de produção;
f) Pré-banho: Tem como objetivo retirar os resíduos - cavacos - oriundos dos
processos de usinagem na qual os discos são submetidos nas etapas
anteriores;
g) Gravar: A realização da gravação visa estampar nas peças os códigos que
indicam as referências do produto;
h) Banho: Consiste em submeter os discos a um tratamento sobre a
superfície, proveniente da utilização de óleo especial para formação de uma
camada protetora;
i) Secar: tem o objetivo de eliminar o excesso de material oleoso proveniente
do processo anterior, garantido a eliminação de resíduos, porém sem a
extinção da camada projetiva sobre o produto:
Escoar: atua promovendo a retirada do excesso de óleo sobre a peça
evitando que uma quantidade muito grande do liquido presente na
superfície do produto alcance a etapa seguinte;
43
Secar: Garante que a camada de óleo possua uma espessura de tal
forma que não ocorra à deposição excessiva de óleo após o embale, mas
com existência de fina película protética sobre a peça;
j) Embalar: etapa onde o produto sofre o último processo que compreende a
preparação para possibilitar seu transporte a partir do fim da produção:
Posicionar: arranjo do layout do disco/tambor para que ele possa ser
introduzido em sua embalagem especifica;
Fechar: Realiza o fechamento da embalagem por intermédio do encaixe
das duas partes que compõem a embalagem;
Etiquetar: Fixa uma etiqueta com as informações do produto e em local
apropriado, previamente definido no exterior da embalagem;
Vedar: Ato de colocar o adesivo circular sobre o orifício de passagem de
ar presente sobre uma das superfícies da embalagem montada para
efetuar o fechamento tipo vácuo;
Organizar: levar e posicionar adequadamente os produtos embalados
sobre uma estrutura de transporte (paletes) para quantidades maiores
de peças.
3.2 CONCEPÇÕES
A síntese funcional do produto é o passo inicial para o conhecimento do
problema a ser resolvido, onde é empregada a fragmentação do problema para
permitir sua visualização.
A divisão das tarefas que são executas por um conjunto complexo como o de
uma linha de produção em partes menores permite definir qual a melhor solução a
ser empregada para cada uma dessas partes sem que a tecnologia empregada seja
obrigada a atender todas as necessidades do sistema técnico, mas sim as da função
a que está subordinada.
Essa análise individual permite relacionar uma série de soluções sem que elas
necessariamente resolvam o problema do sistema técnico totalmente. Embora possa
parecer estranho procurar resolver função ou subfunção sem saber como ela está
relacionada com o restante do problema, essa etapa permite ao projetista se
44
desvencilhar de predefinições e opiniões bitoladas a respeito da melhor estratégia
para resolver a situação.
Quando um determinado conjunto de soluções é agrupado na mesma
sequência em que estão dispostos na síntese funcional obtém-se um retrato de uma
solução completa para o problema, essa solução para o sistema técnico é conhecida
como concepção, uma possível forma de estruturar o produto alvo do projeto.
3.2.1 Concepções alternativas do produto
A elaboração de uma concepção precisa relacionar a viabilidade técnica dos
princípios de solução que são propostos, como eles podem ser confrontados com as
especificações do projeto e se eles realmente atendem as expectativas e requisitos
exigidos pelos clientes.
A busca desses princípios de solução para a síntese funcional do produto pode
ser obtida com base na análise da literatura técnica disponibilizada para consulta,
nos catálogos fornecidos por fabricantes atuantes na área técnica relacionada ao
projeto, na observação direta ou indireta de sistemas similares já existentes ou na
pesquisa de trabalhos acadêmicos e profissionais disponíveis.
Embora os níveis de qualidade e eficiência encontrados no mercado permitam
várias possibilidades de alternativas para solução de determinada necessidade, vale
ressaltar que as restrições relacionadas com o objetivo do projeto, a disponibilidade
tecnológica e as limitações financeiras que determinam um custo/benefício adequado
ao projeto podem influenciar na escolha ou descarte de uma ou mais possibilidades
de solução.
Para organizar as soluções que podem ser aplicadas no projeto é construído
um quadro que apresenta os princípios para cada função ou subfunção do produto,
essa visualização dinâmica é denominada matriz morfológica e encontra-se no
quadro a seguir:
45
Quadro 3.1 - Matriz morfológica.
Função/ subfunção Solução A Solução B Solução C Fu
rar
Posicionar peça
Pneumático
Gabarito
Placa de 3 castanhas
Furar
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
Furadeira multipla
Retirar
Pneumático
Manual
Garra
Fura
ção
secu
ndár
ia
Posicionar
Pneumático
Gabarito
Placa de 3 castanhas
Furar
Furadeira de bancada
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
Rosq
uear
Posicionar
Pneumático
Gabarito
Placa de 3 castanhas
Roscar Rosqueadeira pneumática
Rosqueadeira
articulada
Furadeira de bancada
Retirar
Pneumático
Manual
Esca
rear
Rotacionar peça
Cilindro rotativo
Motor DC
Motor de passo
Centralizar
Pino
Cone
Placa de 3 castanhas
Escarear/ Rebaixar
Furadeira de bancada
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
46
Retirar
Pneumático
Manual
Pré-banho
Cabine de lavação
Escovas rotativas
Hidro jateamento
Gra
var
Posicionar
Placa de 3 castanhas
Pneumático
Roletes
Grava
Fresa
Micropuncionadeira Conformação
Banho
Guias
Manual
Cabine de lavação
Seca
r
Escoar
Ar comprimido
Plano inclinado
Centrifugação
Evaporar
Estufa
Soprador térmico
Chama
Emba
lar
Posicionar
Suporte
Guias
Placa de 3 castanhas
Fechar
Manual
Ventosas
Manipulador
Etiquetar
Etiquetadora
Manual
Vedar
Manual
Etiquetadora
Manipulador
Organizar
Manual
Ventosas
Manipulador
47
As soluções apresentadas no quadro anterior mencionam as formas como
todos os problemas caracterizados pelas subfunções podem ser resolvidos com
aplicação do seu respectivo método propostos em cada uma das soluções presentes
na matriz. Porém todos os princípios devem trabalhar em conjunto para que se
consiga executar o macro do problema que é a função global, isso só é possível de
ocorrer quando as partes funcionais se complementam e interagem.
Portanto para que a linha de produção atue de forma sincronizada e
harmônica é necessário que as soluções adotadas permitam ser agrupadas em uma
sequência lógica que respeite a síntese funcional original ao mesmo tempo em que
uma possa favorecer o funcionamento e de cada etapa.
Esse agrupamento das soluções de forma a resolver a problemática do projeto
é conhecido como concepção alternativa do produto. Como as combinações
possíveis entre as soluções permitem o surgimento de uma infinidade de concepções
é necessário avaliar sua correta estruturação e coerência para que apenas as
concepções que apresentam possibilidade de serem desenvolvidas sejam utilizadas
no decorrer da seleção.
O quadro a seguir mostra quatro concepções formadas por diferentes arranjos
das soluções presentes na matriz morfológica, sendo que todas elas possuem
inicialmente a mesma capacidade de suprir a realização da função global do sistema
independente da sua ordem de apresentação. Porém os métodos de avaliação que
serão utilizados mais a frente para determinar a melhor concepção a ser adotada
exigem que uma delas seja utilizada de base para efeito de comparação com as
demais, a qual é atribuída à denominação de concepção referência.
Embora a uma das concepções apresentadas seja atribuída a condição de
referência isso não significa necessariamente que ela apresenta algum potencial ou
distinção que a diferencie das restantes. A função de referência é apenas um ponto
comparativo para opções selecionadas.
48
Quadro 3.2 - Concepções alternativas do produto.
Função/ subfunção Concepção A Concepção B Concepção C Concepção Referência
Fura
r
Posicionar peça Pneumático Gabarito Placa de 3 castanhas
Placa de 3 castanhas
Furar Furadeira Múltipla
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
Furadeira pneumática
Retirar Pneumático Manual Garra Garra
Fura
ção
sec.
Posicionar Castanha Gabarito Placa de 3 castanhas Gabarito
Furar Furadeira Bancada
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
Furadeira elétrica
Ros
quea
r Posicionar Pneumático Gabarito Placa de 3 castanhas
Placa de 3 castanhas
Roscar Rosqueadeira de Bancada
Rosqueadeira pneumática
Rosqueadeira articulada
Rosqueadeira de Bancada
Retirar Pneumático Manual Manual Manual
Esca
rear
Rotacionar peça Cilindro Rotativo Motor DC Motor de passo Cilindro
Rotativo
Centralizar Pino Cone Placa de 3 castanhas
Placa de 3 castanhas
Escarear/ Rebaixar
Furadeira de Bancada
Furadeira pneumática
Furadeira elétrica
Furadeira elétrica
Retirar Pneumático Manual Manual Manual
Pré-banho Cabine de Lavação
Hidro jateamento
Escovas rotativas
Hidro jateamento
Gra
var Posicionar Roletes Roletes Pneumático Placa de 3
castanhas
Gravar Conformação Fresa Micropunciona-deira Conformação
Banho Cabine de lavação Guias Guias Guias
Seca
r Escoar Plano Inclinado Centrifugação Ar comprimido Ar comprimido
Evaporar Estufa Soprador térmico Chama Chama
Emba
lar
Posicionar Suporte Suporte Guias Suporte
Fechar Manual Manipulador Ventosas Ventosas
Etiquetar Manual Manual Etiquetadora Etiquetadora
Vedar Manual Manipulador Etiquetadora Etiquetadora
Organizar Ventosa Manual Manipulador Ventosa
49
3.2.2 Seleção e comparação das concepções
As concepções alternativas do produto apresentam entre si métodos,
componentes e formas distintas de executarem a função global do sistema, assim
cada uma delas poderia virtualmente ser aplicada na resolução do problema, contudo
essa diferenciação também permite que as soluções encontradas realizem suas
funções com mais a menos eficiência do que outras.
Para determinar qual delas atende melhor ao projeto é utilizado um método
sistemático conhecido como Método de Pugh ou Matriz da decisão, que pode ser
observado no quadro abaixo:
Quadro 3.3 - Matriz de decisão (método de Pugh).
Critério Concepção A
Concepção B
Concepção C
Concepção Referência
Confiabilidade + - S 0
Ergonomia + - S 0
Estética S S S 0
Segurança + - - 0
Padronização S S S 0
Manutenção - + S 0
Facilidade de operação + S S 0
Montabilidade - + + 0 Padronização dos componentes S S S 0
Organização + - - 0
Acessibilidade - + + 0
Dimensões S S S 0
Modularização S S S 0
Baixo custo - + + 0
Baixo tempo de ciclo + - - 0
Total (+) 6(+) 4(+) 3(+) 0
Total (-) 4(-) 5(-) 3(-) 0
Total Global 2(+) 1(-) 0 0
50
Na matriz a coluna a esquerda traz os critérios de avaliação, que nesse caso
são os requisitos do cliente definidos na etapa informacional do projeto, ao lado
estão o restante das colunas com suas respectivas concepções sendo a última delas
a concepção adotada como referência.
Pelo método deve ser atribuído valor 0 (zero) para todos o critérios da
concepção adotada como referência, esse critérios são então comparados
individualmente com dada uma das concepções restantes. Caso a concepção consiga
atender o critério avaliado de forma melhor que a concepção referência ela recebe
um peso (+), do contrário, se não for atendido o critério de forma insatisfatória é
atribuído um peso (–). Se tanto a concepção avaliada quando a referência possui a
mesma capacidade de satisfazer o termo comparativo considera-se uma relação de
igualdade (S) entre elas.
No final da tabela encontra-se uma linha de totais que representa a soma dos
valores atribuídos ao longo dos critérios de avaliação, essa soma corresponde ao
número de avaliações positivas (+) e negativas (-) que a concepção recebeu em
relação à referência. A última linha da matriz da decisão relaciona a diferença entre
as avaliações positivas e negativas de cada concepção, sendo as que obtiveram um
resultado maior de pesos (+) aquelas que atendem melhor aos requisitos do cliente
do que a referência, as com mais pesos (-) são menos eficiente que a concepção de
comparação e as com resultado nulo tem a mesma capacidade atribuída da
referência.
O resultado obtido no método de Pugh permite relacionar as características
das concepções selecionadas para determinar qual delas pode atender melhor os
critérios que foram escolhidos para o comparativo. O formato utilizado considera a
concepção com maior pontuação positiva aquela que possui capacidade de ser usada
como solução, contudo algumas de seus princípios podem ter uma avaliação abaixo
da encontrada em outras concepções evidenciando a necessidade de
aperfeiçoamento da proposta em fases posteriores.
Portanto a matriz da decisão ao final da etapa de comparação considera a
Concepção A como sendo aquela que possui maior potencial para satisfazer os
requisitos do cliente e que deverá ser desenvolvida para atuar como ponto de partida
para elaboração do produto.
51
3.2.3 Concepções alternativas com alto grau de implementação.
A escolha e a determinação de uma concepção do produto consideram
tradicionalmente as características que os clientes do produto mais priorizam,
atender as necessidades e os anseios desses clientes é o principal objetivo da equipe
de projeto, contudo algumas particularidades podem ser destacadas na fase
conceitual do projeto.
A principal é a busca do cliente, na figura da empresa, em alcançar melhorias
das instalações produtivas com o intuito de adequar as condições de trabalho dos
seus funcionários bem como adquirir um resultado que será refletido na
produtividade e qualidade dos processos envolvidos. Esse objetivo é considerado
atingindo quando as modificações na linha de produção apresentam resultados
positivos para a saúde e bem estar dos colaboradores.
Portanto o cliente busca suprir suas necessidades técnicas por meio da
adequação de seus processos e não necessariamente pela remodelação do ciclo
produtivo pelo qual os discos e tambores são atualmente obtidos. Os princípios de
solução apresentados na matriz morfológica e posteriormente organizados nas
concepções alternativas propõem modificações, métodos e dispositivos que oferecem
para a empresa uma possibilidade de adequação sem mudanças radicais em sua
linha atual, maximizando suas qualidades produtivas e com custo agregado
relativamente baixo.
O processo de produção poderia ser bruscamente modificado para permitir a
utilização de tecnologias capazes de obterem resultados produtivos maiores ou que
ao menos compactassem as etapas envolvidas na linha de produção. Isso traria
benefícios técnicos tanto para o produto quanto para os indivíduos que atuam nas
etapas da produção. Porém isso seria possível somente com onerosos investimentos
em dispositivos com tecnologia agregada e alto grau de automação que substituíram
muitos dos elementos atualmente utilizados, rompendo dessa forma os métodos
tradicionalmente usados pela empresa.
A proposta de uma concepção capaz de melhorar as características funcionais
da etapa de produção não é exatamente um dos pedidos do cliente, contudo o estilo
da graduação e o espírito de desenvolvimento motivado pelos professores procura
52
sempre motivar a equipe em buscar soluções que correlacionam os conhecimentos e
habilidades adquiridos ao longo do módulo para desenvolver sistemas mecatrônicos
que incluam além dos acionamentos hidráulicos e pneumáticos, novos horizontes e
novas projeções para o cliente afim de que ele visualize as possibilidades que podem
ser aplicadas.
Esse conceito de propor e tentar melhorar as soluções que o cliente pode
aplicar em sua planta industrial é sintetizado por uma concepção paralela ao
desenvolvimento do projeto. A concepção ideal é aquela que permite aplicar as
tecnologias mecatrônicas encontradas no mercado que são capazes que realizarem
os processos de forma diferente da proposta inicial do cliente, seja ela apenas
diferenciada nas características técnicas ou financeiras.
A proposta de concepção ideal diferencia-se principalmente pela inclusão de
um equipamento baseado no comando numérico computadorizado (CNC) capaz que
executar uma série de operações com base uma programação que descreve as
etapas que a máquina deve realizar para se obter a peça desejada.
FIGURA 3.3 - Equipamento CNC.
O equipamento CNC possua a vantagem de agrupar, em um único posto de
trabalho, diferentes processos que necessitariam de várias etapas realizadas ao
53
longo de uma extensão da linha de produção. Na síntese funcional tradicional,
apresentada anteriormente, o fluxo de trabalho acompanha o processo realizado nas
peças ao longo dos equipamentos e de suas características funções, na síntese
proposta para a concepção ideal, a etapa que vai da furação principal ao
escareamento seria substituída por um CNC que englobaria essas funções em um
único estágio.
Essa percepção da síntese funcional ideal, representada na figura a seguir,
ilustra o princípio de agregar automação e tecnologia para enxugar e concentrar
determinados processos. Como algumas das operações realizadas ao longo da
sequência são realizadas em uma quantidade menor de vezes, por exemplo, o
número de reposicionamentos da peça, é possível obter na maioria dos casos a
redução no tempo de produção de cada unidade.
FIGURA 3.4 - Síntese funcional da concepção ideal.
Assim como ocorre na síntese anterior às entradas do sistema são a energia, o
disco pré-usinado e o comando, esse último passa a incluir o código e as diretrizes
que caracterizam o comando numérico computadorizado. Note que na função CNC
estão presentes as funções antes desempenhadas separadamente por uma série de
equipamentos e que passam a estar contidas em um só ponto.
54
A sugestão de inserir um equipamento que modifica e altera as características
de uma linha de produção que segue uma tendência já consolidada na empresa é
apenas uma das soluções que podem ser empregadas na melhoria de suas
instalações fabris. Na competência de elaboradores do projeto, cabe à equipe
propiciar ao cliente soluções coerentes, eficientes e porque não inovadoras.
A concepção ideal é uma proposta de melhoria, mas não é o alvo principal do
projeto, uma vez que são claros o posicionamento inicial do cliente e a necessidade
da concepção permitir o emprego das competências e habilidades desenvolvidas ao
longo do semestre. Outras concepções que diferem do conceito tradicional podem
ser aplicadas para solucionar a problemáticas, mas com a necessidade de
modificações e custos consideráveis quando evidenciado as transformações que a
empresa precisa realizar para implantar essa alternativa.
3.3 APRESENTAÇÃO CONCEPÇÃO ADOTADA
A concepção escolhida foi aquela que respeitou satisfatoriamente todos os
parâmetros requisitados pelos clientes, por meio da avaliação realizada pelo método
de Pugh. Sua seleção foi baseada na análise dos princípios de solução que estão
agrupados na concepção com objetivo de cumprir a função global do sistema por
meio do atendimento das subfunções que descrevem o ciclo funcional do produto.
As possibilidades que serão empregadas no projeto, descritas a seguir,
representam um escopo inicial das tecnologias que terão que ser desenvolvidas e
aperfeiçoadas ao longo das etapas seguintes. Como o objetivo é definir as
concepções, não são considerados os detalhamentos técnicos que não influenciam
diretamente na forma como o principio funcional realiza as operações da linha de
produção.
A figura a seguir traz uma visão geral da concepção adotada, desde as etapas
iniciais do processo até a conclusão das ações que são necessárias para obter-se o
produto acabado e embalado. O ciclo produtivo inicia-se no canto superior direito
com a primeira furadeira e segue ao longo dos equipamentos até atingir o fim da
linha logo antes do palete para acomodação das peças.
55
FIGURA 3.5 - Visão geral da concepção adotada.
A concepção apresenta uma série de elementos que são dispostos em
sequência para executarem as etapas presentes na síntese funcional do produto
como um todo. Para evitar uma descrição contínua muito extensa os tópicos a seguir
dividem a concepção em duas partes que são distinguíveis entre si por uma ser
caracterizada principalmente pela usinagem e a outra por atuar em processos de
beneficiamento e preparação final dos discos e tambores.
3.3.1 Processos de usinagem ou anteriores a prensagem
Essa primeira etapa da linha de produção lida com os processos que ainda
utilizam-se da remoção de material da peça para serem realizados, nela ocorre à
continuação da usinagem dos discos e tambores, contudo ao invés dos tornos
utilizados na obtenção das pistas e das faces agora se utilizam furadeiras específicas
para realizarem os processos nas peças. Coincidentemente os processos de furação
ocorrem antes dos discos e tambores passarem , quando necessário, pelo
56
equipamento prensa motivo pelo qual essa etapa também é denominada de
processos anteriores à prensagem.
Para o processo de furação principal utiliza-se uma furadeira múltipla (figura a
seguir) que permite a fixação simultânea de uma série de brocas em um mesmo
cabeçote motriz, possibilitando a realização dos furos presentes na face do disco ou
do tambor e que serviram para fixação dos parafusos que são utilizados para unir as
peças entregues no mercado ao restante do veiculo após sua instalação.
FIGURA 3.6 - Detalhe da furadeira múltipla.
O equipamento é semelhante ao já utilizado no setor fabril da empresa, porém
apresenta como características uma alimentação dos discos que realizada sobre duas
guias verticais, ao atingir a metade de seu comprimento das guias o disco é
posicionado com auxílio de um atuador pneumático dotado de um suporte com
superfície de contado circular que permite a centralização da peça ao ser pressionada
contra um anteparo regulável (ambos destacados na figura a seguir). Com o
posicionamento realizado todo o conjunto formado pela mesa é erguido
hidraulicamente até a peça entrar em contato e ser atravessada pelas brocas do
cabeçote efetivando a furação.
Cabeçote múltiplo
Proteção em policarbonato
Cilindro hidráulico
Entrada para discos
57
FIGURA 3.7 - Posicionamento na furadeira múltipla.
A figura anterior teve a proteção de policarbonato suprimida apenas para
auxiliar na visualização dos componentes posicionados sob a mesa da furadeira, mas
na situação real a proteção permanece no local para garantir que operador não seja
exposto diretamente ao fluído refrigerante, aos resíduos da usinagem ou aos
elementos rotativos, que são parâmetros comumente listados nas normas de
segurança do trabalho.
No início da linha utilizam-se dispositivos pneumáticos para manipulação e
fixação dos discos e tambores de freio nas posições adequadas para furação
múltipla. Na etapa de furação secundária o processo de usinagem assemelha-se ao
da operação anterior, porém diverge nas tecnologias que são empregadas para
fixação das peças em função da necessidade de executar uma quantidade de furos
menor e que exige um procedimento de posicionamento pré-definido.
Atuadores pneumáticos
Suporte circular
Anteparo regulável
58
FIGURA 3.8 - Castanha de fixação de três pontos.
O mecanismo de posicionamento é formado por uma placa de três castanhas
sendo duas delas fixas e outra articulada para permite a entrada e saída do disco. Ao
ser introduzido no centro da placa um cilindro pneumático avança e a extremidade
da castanha articulada atua como o terceiro ponto de apoio para manter a peça
acomodada durante a realização da furação. Como o término da usinagem o atuador
recua e a outra extremidade da castanha articulada ejeta o disco para fora da placa.
Após a furação é realizada a abertura de rosca dos orifícios anteriormente
usinados. Para isso é utilizada uma furadeira equipada com um inversor de
frequência que executa um controle do sentido de giro da ferramenta. Assim como
ocorre no sistema de furação anterior o mecanismo de posicionamento usa a placa
de três castanhas para fixar as peças a serem rosqueadas.
Devido à criação de rebarba nos processos de usinagem anteriores é
necessário que seja feita retirada dos mesmos por meio de outro processo de
usinagem, o escareamento. Esse processo utiliza uma ferramenta própria com
ângulo de corte semelhante a uma broca. Entre o processo anterior e o atual é
necessário que a peça seja girada, uma vez que as rebarbas são criadas na saída da
broca.
Castanhas fixas Castanha articulada
Atuador pneumático
59
O conjunto das três furadeiras, apresentado a seguir, concluem as etapas de
usinagem do disco que poderá ou não ser encaminha para o processo de prensagem
de elementos como rolamentos, anel do conjunto ABS ou parafusos prisioneiros
dependendo do modelo de disco.
FIGURA 3.9 - Conjunto de furadeiras.
3.3.2 Processos de beneficiamento ou de pós-prensagem
Após a conclusão dos processos de usinagem, por conta da presença de
resíduos sólidos e fluído de corte, é necessário que as peças sejam submetidas a um
banho de limpeza, utilizando um óleo sintético de baixa viscosidade. Para assegurar
que as peças fossem banhadas de forma eficiente é proposto como solução à
utilização de uma cabine de lavação, uma câmara com entrada e saída que permite a
passagem dos discos e tambores através do seu interior. Tubos com orifícios laterais
são responsáveis por projetar o óleo na forma de jatos sobre as peças em várias
direções provocando a retirada de resíduos presentes tantos nas faces quanto nas
entranhas de ventilação do disco.
Com intuito de rastrear e controlar o processo de fabricação, as peças são
identificadas por uma série de caracteres alfanuméricos, trocado a cada lote e/ou
turno. O disco ao sair da primeira etapa de lavagem tem a sua movimentação
bloqueada por um atuador pneumático, em seguida outro atuador arrasta contra a
Furadeira múltipla
Furadeira secundária
Furadeira para rosquear
Furadeira para escariar
60
lateral do disco um suporte contendo uma serie de matrizes de puncionamento,
esses tipos por meio do processo de conformação mecânica realizam a impressão do
código sobre a superfície metálica.
Depois das peças estarem devidamente identificadas ocorre outro banho,
como mesmo princípio funcional do primeiro, cujo objetivo é garantir a remoção de
todos os resíduos e principalmente proteger a superfície da peça com uma camada
fina de óleo sintético. Essa etapa do processo que constitui a gravação e os
processos de banho está apresentada na figura a seguir:
FIGURA 3.10 - Etapas de banho e gravação.
Nota-se a presença das duas cabines de lavação intercaladas pela etapa de
gravação do disco. Para orientar a movimentação ao longo desse conjunto de
processos são utilizadas guias cilíndricas que dão estabilidade lateral e mantém o
disco posicionado em pé. Como existe a necessidade de adequar o sistema a
diferentes modelos de peças, as guias são concebidas de forma a serem reguladas
para permitir a utilização em posições variadas. Também estão presentes, no
segundo nível da mesa, as bombas para pressurização assim como os reservatórios
para retorno e acumulação do óleo utilizado no processo.
Pré-banho
Banho
Gravação
Bombas
Reservatórios
61
Para diminuir a quantidade de óleo na superfície, favorecendo a manipulação
no processo de embalagem e a facilidade de montagem nos veículos (tecnologia
Ready To Go), as peças são submetidas a uma linha de secagem que retira o
excesso de óleo presente em sua superfície por meio da passagem em um ambiente
aquecido. A estufa de secagem (figura a seguir) é caracteriza por usar como
principio funcional uma pequena inclinação dos discos para escoamento dos bolsões
de óleo que podem vir a se acumular nos rebaixos do cubo e a exposição a uma
resistência elétrica que provoca o aquecimento da superfície resultado em uma
evaporação da quantidade residual de óleo.
FIGURA 3.11 - Estufa para secagem.
Finalizando o processo de produção é necessário preparar o produto para sua
utilização no mercado consumidor por meio das embalagens exclusivas que a
empresa adota. Nessa etapa são necessários processos que garantam o
posicionamento adequado dos discos e tambores utilizando suportes que permitam a
colocação do produto na embalagem. O processo de fechamento das duas partes
que compõem a embalagem, a colocação do selo de vedação e da etiqueta de
identificação são ações executadas manualmente devido à complexidade de
automação da tarefa e também por não exigir grandes esforços do operador.
62
Para evitar que o colaborador erga o disco é usado um mecanismo, destacado
na próxima figura, que realiza uma rotação de 90° no disco retirado da estufa de
secagem posicionando-o a frente de uma estrutura em forma de L na qual a
embalagem estará colocada. Dois atuadores realizam o deslizamento da peça para
frente, em direção ao interior da embalagem, após esse posicionamento o dispositivo
seguinte realiza um movimento de tombamento para deixar o conjunto
horizontalmente disposto para receber parte restante da embalagem, o selo de
vedação e a etiqueta para identificação do produto.
FIGURA 3.12 - Detalhe do embale.
Para o transporte, estocagem e expedição do produto é realizada sua
organização em paletes de madeira, para que essa tarefa não desgaste o operador
um braço articulado atua nas funções de erguer e sustentar o peso do disco ou
tambor, restando ao colaborador orientar manualmente a posição das embalagem
sobre o palete.
A fixação da embalagem ao braço é feita por ventosas pneumáticas, que
garante que o peso seja içado sem causar danos à estrutura da embalagem, uma
vez que o sistema de fechamento do produto permite a aplicação desse tipo de
dispositivo sem o risco da embalagem abrir subitamente durante sua elevação.
Mecanismo de giro
Tombamento da embalagem
Atuadores
63
Essa parte final da concepção, apresentada na figura a seguir, finaliza a linha
de produção, nela o produto que teve sua usinagem completada ao passar pelo
conjunto de furadeiras, recebeu a identificação, limpeza e lubrificação nas etapas de
gravação e banho e teve sua secagem realizada pode ser acomodado em sua
embalagem para ser disposto sobre o palete.
FIGURA 3.13 - Processamento final e embale.
Palete
Braço
Ventosas
64
3.4 AVALIAÇÃO DA CONCEPÇÃO ADOTADA
A concepção escolhida seguiu como principais parâmetros o que foi
determinado pelos clientes a fim de garantir que as soluções encontradas para
construir a alternativa fossem viáveis à empresa. Porém muitos pontos, tanto
positivos quanto negativos são encontrados em uma concepção que se está em um
nível de pré-desenvolvimento.
Esses pontos podem ser destacados principalmente quando se comparam os
requisitos do cliente com a forma com que as funções da síntese funcional são
atendidas pelas soluções selecionadas.
Tratando-se do processo de furação a equipe de projeto, visando reduzir os
custos da implementação da linha de produção semi automatizada, optou por
conservar os equipamentos já utilizados na empresa. Foram inseridos então
atuadores pneumáticos com o objetivo de realizar o posicionamento da peça e
minimizar a interferência do operador, sobretudo os esforços físicos diretos que são
o principal foco do projeto. Essas características se estendem para as etapas
subsequentes até o processo de escareamento uma vez que essa etapa da linha é
caracterizada pelas semelhanças entre os equipamentos e ações que são realizadas.
Depois das etapas de usinagem, é necessário um processo de limpeza das
peças. A grande mudança é a continuidade da linha, ou seja, o operador não terá
mais que mergulhar a peça e posteriormente ergue-la para a linha novamente graças
à inserção de uma estação de lavação, onde a peça passa por entre jatos de óleo
lubrificante, retirando os resíduos da usinagem e protegendo a superfície da peça.
Como não há contato com a peça durante o as etapas banho, o operador é
beneficiado ao se diminuir o seu tempo de exposição direta ao óleo.
Seguindo a ideologia de manter os processos já existentes na linha de
produção atual, o processo de gravação por conformação mecânica foi mantido,
diferenciando apenas no posicionamento e fixação das peças, que ocorrerá por
roletes.
Com base no requisito de modularidade e padronização, a equipe decidiu por
manter o mesmo sistema do pré-banho para o banho responsável pela proteção da
65
peça, constituído assim outra estação de lavagem, similar a anterior, para realizar o
último processo de contato dos discos e tambores com o líquido protético.
O processo tradicional que se baseava na estocagem dos discos e tambores
em um compartimento que depois seria levado para o processo de secagem sobre
uma estufa provida de resistências elétricas para geração de calor e uma ventilação
forçada do ar quente, foi remodelado para permitir que a linha de produção
apresentasse uma movimentação mais dinâmica e progressiva ao contrário do
método anterior onde às peças obrigatoriamente passavam por um estágio estático.
A nova estrutura funcional emprega uma movimentação que permite aos
discos e tambores manterem uma continuidade por meio do uso de uma estufa com
livre passagem e sem a necessidade da etapa de estocagem. Embora o processo de
secagem siga uma tendência aplicada nas linhas de produção contínuas, é necessário
averiguar se o método pode ser aplicado quando considerados parâmetros como a
velocidade e energia necessários para sua efetiva realização.
As vantagens do processo que caracteriza toda a subfunção embalar podem
ser consideradas como a extinção de algumas operações onde é exigido um esforço
físico direto e elevado do operador durante o embale e empacotamento das peças,
principalmente as de grande porte e maior peso. Essas vantagens se devem as novas
técnicas empregadas para este fim, que consistem na utilização de manipuladores
pneumáticos que fornecem toda a força necessária para esta aplicação.
Partindo da análise das soluções encontradas para cada função a equipe de
projeto concluiu que a concepção apresentada é viável para implementação e
suprimento das necessidades do cliente encontradas. Contudo muitas de suas
soluções necessitaram de pareceres técnicos para serem realmente consideradas
como a melhor forma de resolução do problema.
4 PROJETO PRELIMINAR
Gerada a concepção do produto na etapa anterior do projeto, correspondente
a fase conceitual, a equipe de desenvolvimento direciona agora seus esforços para o
próximo nível, que segundo o modelo PRODIP, caracteriza-se por projeto preliminar.
Baseado no modelo da concepção gerada, o objetivo deste novo contexto é, de certa
forma, elaborar a especificação do produto e definir parâmetros como os processos
necessários para a confecção do produto.
As especificações agora - diferentemente da fase do projeto informacional
onde determinamos as “especificações metas” – caracterizam-se pela exposição do
que estará incluído na estrutura física do produto. Em outras palavras, é mencionar
os componentes do produto, a sua estrutura (como os componentes se encaixam) e
por último, a definição da lista de materiais.
Porém, um pouco diferente do que pede a fase do projeto preliminar, neste
semestre, a pedido dos professores orientadores, a equipe de projeto deve
desenvolver nesta etapa o que foi chamado de “sequência de operações”. Partindo
do princípio de que o atual módulo do curso de Mecatrônica aborda os
conhecimentos de hidráulica e pneumática, que por sua vez deverão ser aplicados no
projeto integrador, pretende-se, nesta fase, mostrar como estes atuadores -
pneumáticos ou hidráulicos - estarão realizando suas funções através de diagramas
conhecidos como trajeto-passo.
Definidos os diagramas na fase posterior, o projeto detalhado será então
desenvolvido todos os desenhos e definições de componentes, bem como a lista de
materiais, suprindo, assim, também alguns requisitos do projeto preliminar.
4.1 ADEQUAÇÃO AS EXIGÊNCIAS DO CLIENTE
A elaboração da concepção necessita de uma realimentação por parte do
cliente que opina e sugere modificações no andamento do projeto, uma vez de a
distância física existente entre a instituição e a empresa não permite um contato
direto da equipe de projeto com os responsáveis técnicos que podem determinar as
características críticas envolvidas no projeto.
Para reduzir o risco das soluções estarem fora de um patamar que o cliente
considera razoável, a segunda visita as instalações da empresa procurou expor a
concepção inicial do produto e obter a opinião do cliente em relação ao produto.
Dessa apresentação foram definidos novos métodos a serem adotados como
soluções para os problemas existentes na atual linha de fabricação. Entre os pontos
apontados pelos membros da empresa estão:
a) Focar em peças grandes e tambores com rolamento;
b) Mesa pantográfica para entrada e saída dos discos e tambores;
c) Permitir acesso à furadeira múltipla para setup;
d) Banho com submersão. (Gerar uma perturbação do líquido no banho de
limpeza);
e) “Quebra da linha para banhos” descer e subir parte da guia na hora dos
banhos;
f) Relacionar o tamanho da estufa com o tempo de ciclo;
g) Simplificar o dispositivo de embalamento;
h) Balancear os tempos de ciclo da linha;
i) Inserir gavetas na mesa da embalagem;
j) Evitar arranhar as superfícies (Mesa de esferas);
k) Manter a ideia do CNC.
Essas considerações são decisivas para o rumo da elaboração do projeto, além
de definir situações não consolidadas na fase conceitual, elas também são
ferramentas de controle que direcionam o foco do produto permitindo que ele se
encaixe as necessidades reais dos clientes. Como a concepção adotada não
68
apresenta uma total sintonia com o resultado esperado pelo cliente parte de sua
construção será remodelada ao longo do projeto preliminar.
4.2 DESENVOLVIMENTO INICIAL DO LAYOUT DO PRODUTO
Como algumas das questões relacionadas à opinião do cliente puderam ser
sanadas ao longo da comunicação entre a equipe de projeto e os encarregados
técnicos que representam os interesses e necessidades da empresa, considerável
parte do projeto, embora de forma não totalmente conclusiva, pode ser elaborada
para dar continuidade nas etapas seguintes.
Entre os itens importantes estão o levantamento de especificações que vão
ser cruciais na elaboração do produto, no contexto do projeto muitas dessas
especificações são relacionadas ao próprio tamanho dos discos e tambores que são
produzidos na linha.
4.2.1 Especificações de projeto relacionadas a dimensões e layouts
As especificações que iram ser determinantes na elaboração do produto são
descritas a seguir para ilustrar as características que devem ser levadas em
consideração quando se procura estabelecer as parâmetros técnicos relacionadas a
construção mecânica, elaboração elétrica, pneumáticas entre outras.
Muitas dessas especificações estão diretamente relacionadas como o produto
em si, principalmente pelo fato da empresa possuir um amplo o portfólio de produtos
que variam constantemente suas dimensões, geometria e massa exigindo assim
soluções que se adéquam as diferentes situações produtivas pelas quais as peças
passam ao longo da linha.
Como a necessidade primordial do cliente é assegurar a minimização dos
impactos sobre as condições de trabalho de seus colaboradores, principalmente
quando o bem produzido encontra-se em uma faixa de peso e dimensões maiores.
Portanto elaboração técnica deve ser baseada em uma faixa de produtos que mais
possuem problemas para manipulação, um exemplo deles está listado abaixo, numa
69
relação fornecida pela própria empresa à equipe de projeto sobre os discos e
tambores mais pesados produzidos em sua linha.
a) Cód. Fremax: BD0250;
b) Cód. Fremax: BD1300;
c) Cód. Fremax: BD1516;
d) Cód. Fremax: BD6514;
e) Cód. Fremax: BD6630;
f) Cód. Fremax: BD7328;
g) Cód. Fremax: BD7922;
h) Cód. Fremax: BD8605;
Cada uma dos itens acima tem particularidades relacionadas com o tipo de
aplicação, formato, modelo de veículo a qual se pertence, dimensões, geometria
entre outras características, contudo elas possuem em comum o fato de
apresentarem considerável peso em virtude de suas dimensões que confere a essas
peças metálicas a necessidade de um esforço adicional em sua movimentação.
Os discos e tambores poderão ter suas dimensões conferidas por meio do
completo catálogo disponibilizado pela empresa na internet e no aplicativo que
instala as informações diretamente no computador permitindo uma visualização
como a da figura a seguir que ilustra a interface do catálogo Fremax, o restante das
informações fornecidas pelo catálogo poder ser conferido no anexo A que traz uma
relação completa dos itens alvo do projeto.
FIGURA 4.1 - Catálogo de peças.
70
Além do código das peças, também foi fornecido o layout dimensional das
embalagens onde os produtos são acomodados para a estocagem e envio aos
clientes finais. Como pode ser conferido no anexo B, as embalagens de polipropileno
reciclado estão divididas em nove classes segundo as dimensões básicas, que no
caso do diâmetro podem variar de 250 a 392 mm.
A relação de peças fornecida pela empresa é uma das bases para o
dimensionamento tanto das etapas de processo quanto do layout físico do processo,
contudo não é a única característica a ser considerada crucial para o andamento do
projeto.
Elementos construtivos já existentes devem ser reaproveitados ou
maximizados para reduzir custos, acelerar o tempo de adaptação e conservar
métodos consolidados que asseguram a qualidade dos produtos. Entre eles estão às
furadeiras que desempenham papel de usinagem e encontram-se no início da linha
logo após a chegada dos discos oriundos de processos de fabricação anteriores. O
destaque fica por conta da furadeira Brevet-Burkhardt, um equipamento semelhante
ao da figura a seguir cuja característica marcante é a capacidade de realizar vários
furos em um único deslocamento da peça.
FIGURA 4.2 - Furadeira Brevet.
71
A capacidade de realizar em uma única etapa a maioria dos furos presentes na
face do disco ou do tambor confere o nome de furadeira de cabeçote múltiplo ou
simplesmente furadeira múltipla a esse equipamento. Mesmo com a utilização da
furadeira múltipla alguns furos e outros processos semelhantes são realizados em
furadeira manuais mais simples como as empregas no restante da linha de produção
como o modelo KMB-30 da empresa paulista Kone apresentado a seguir:
FIGURA 4.3 - Furadeira de bancada Kone KMB-30.
Além dos equipamentos industriais empregados ao longo do processo também
pode ser considerada uma especificação determinante a própria dimensão disponível
para colocação da linha no espaço fabril. O anexo C inclui a ilustração encaminhada
pela empresa à equipe de projeto para determinar o comprimento e largura máxima
disponível para organização dos equipamentos.
4.2.2 Agrupamentos construtivos do produto
Para facilitar as etapas de projeto o produto pode ser dividido em módulos
construtivos, que são o agrupamento de uma serie de componentes em um grupo
que desempenham papeis semelhantes dentro do produto.
72
Mantendo a organização já observada durante a elaboração da concepção, a
linha mantém uma divisão de etapas onde a primeira delas é constituída pela
entrada dos discos, seguida das operações de usinagens realizadas na furadeira
principais e nas furadeiras posteriores, ambas executadas antes da peça, quando
necessário, ser enviada para etapa de prensagem.
FIGURA 4.4 - Organização dos módulos construtivos.
A organização é completada ainda pelos processos agrupados no módulo
construtivo que compreende o banho e a gravação do disco que segue para a última
etapa onde é realizada a secagem e embale das peças beneficiados na linha, após
esses passos os discos e tambores podem ser despachados para outros setores que
prepararam o lote para identificação e estocagem.
4.3 COMANDOS SEQUENCIAIS DOS MÓDULOS CONSTRUTIVOS
Durante a passagem de um disco ou tambor ao longo da linha ocorre uma
série de processo e comandos que podem ser agrupados em uma sequência lógica
que determinar o funcionamento cíclico de funcionamento de determinado
equipamento ou de um conjunto de componentes que realizam ações conjuntas.
Aqui se abordará um método para se elaborar o projeto de comandos sequenciais que inicia com a adequada descrição e representação gráfica do sistema e do seu comando desejado e termina com a elaboração do diagrama lógicos correspondente. Obtidas as funções lógicas e as interligações, passa-se à escolha da tecnologia para a implementação física e a programação do sistema de comando, que pose ser pneumática, eletropneumática ou pneutrônica. (BOLLMANN, 1997, p.181).
Para expor a sequência de funcionamento da linha, os tópicos a seguir trazem
a descrição e representação gráfica do sistema de acionamento como uso do
73
diagrama funcional para cada um dos módulos construtivos que dividem e agrupam
as etapas envolvidas.
O diagrama funcional também é denominado de esquema de funcionamento
ou fluxograma de processo, ele indica de forma visual uma sequencia de passo que
descrevem a solução de um problema inicialmente verbal expondo de forma
sistemática constituída de retângulos e campos onde são representados os passos,
ações e condições para ocorrência. Segundo Bollmann, o diagrama funcional
normalizado possui uma organização como a da figura a seguir:
Fonte: Bollmann, 1997, p.186.
FIGURA 4.5 - Diagrama de funcional clássico.
Cada um dos campos sinalizados na figura pode ser descrito como sendo
respectivamente:
a) Corresponde ao número do passo, mas também pode trazer uma breve
descrição do processo;
b) Indica uma característica do sinal que desencadeia uma ação;
c) Caracteriza uma ação realiza no passo a que está ligado, por exemplo, o
avanço ou retorno de um cilindro;
d) Indica o sinal que ira confirmar a execução a ação que foi realizada;
74
e) É a condição lógica que permite a passagem de um passo para o outro, por
exemplo, o acionamento de um sensor ou no caso da ilustração acima a
ativação simultânea de E1, E2 e E3.
O diagrama funcional das etapas que juntas compõem a linha de produção
encontram se adaptados para atender as aplicações mecatrônicas que são
desenvolvidas na sequencia do projeto que incluíram a simulação do projeto em
softwares específicos e nas bancadas eletropneumáticas disponíveis na instituição.
4.3.1 Comando sequencial: módulo furadeiras
O primeiro módulo é o conjunto de equipamentos que realizam processos de
usinagem, o início do ciclo das peças ao longo da etapa ocorre com a chegada dos
discos ou tambores em uma mesa pantográfica cuja última camada do empilhamento
das peças está alinhada horizontalmente com a entrada da furadeira múltipla que
executará a primeira furação na fase das peças.
O esquema de ligação, compreendido na figura a seguir, expõem o
agrupamento da tecnologia empregada no processo, contudo é importante resaltar
que nesse módulo construtivo somente a furadeira múltipla é incluída na formulação
do problema uma vez que os demais equipamentos apresentam acionamentos
puramente manuais ou independentes das ações realizadas no processo de furação
múltipla.
Na vista superior da instalação do equipamento estão dispostos três cilindros
presentes o cilindro A, o cilindro B e o cilindro C, sendo que os dois primeiro são
cilindros de tecnologia pneumáticos utilizados basicamente para controle de
passagem e deslocamento de discos, o cilindro C, contudo corresponde a um cilindro
hidráulico acoplado a mesa da furadeira que realiza a elevação dos discos contra as
brocas para efetivar a furação na face superior do disco ou tambor.
75
FIGURA 4.6 - Esquema de instalação da furadeira múltipla.
Complementando o esquema de instalação é possível realizar a formulação
verbal do problema que descreve o funcionamento do sistema que pode ser iniciado
da seguinte forma: o disco é colocado sobre a plataforma inicial de entrada onde o
operador posiciona o disco ou tambor, o operador aciona um comando e caso exista
o disco na posição de entrada (sensoriamento feito por S1) o cilindro A recua para
permitir a liberação da linha para que o disco possa se movimentar.
Liberada a peça (fim de curso a0 acionado) o cilindro B inicia seu avanço para
deslizar o disco da entrada para posicionado abaixo do cabeçote múltiplo para
furação. Com a confirmação de avanço do disco pelo fim de curso instalado em B o
cilindro A volta a bloquear a linha.
76
Com a confirmação do bloqueio da linha por meio do acionamento do sensor
a1 tem-se o início do processo de furação com o avanço do cilindro C que constitui o
elemento hidráulico que realiza a movimentação de todo o conjunto anterior que se
encontra sobre a mesa da furadeira múltipla. Esse movimento desloca o disco no
sentido das brocas localizadas no cabeçote superior e destacadas na figura nas cores
amarela e com trações diagonais em vermelho.
O ponto que determina a final do processo de furação é o sensor c1que indica
não necessariamente o fim de curso do cilindro, mas sim quando as brocas já
conseguiram transpassar as peças e concluir o furo. Alcançado o ponto de furação o
retorno do cilindro C é realizado imediatamente até a indicação do sensor C0, além
de indicar o fim do processo de usinagem do disco esse sensor é a condição lógica
para que o cilindro B responsável pela movimentação horizontal dos discos retorne
para sua posição inicial, “engatilhando” o próximo disco ou tambor posicionado pelo
operador que também autorizará a próxima sequencia funcional da máquina.
A concepção do equipamento e da sequencia explicitada pela formulação
verbal anterior exprimem a essência de funcionamento da furadeira múltipla com a
descrição de seus passos e dos pontos necessários para que desenrolar do processo
ocorra de forma organizada. Uma representação gráfica mais simplificada do
processo é encontrada na figura a seguir que mostra o diagrama funcional do
sistema incluindo os cilindros, sensores e as interdependências existentes entre eles
para que a confirmação de uma etapa permita a passagem para outra.
77
FIGURA 4.7 - Diagrama funcional da furadeira múltipla.
78
4.3.2 Comando sequencial: módulo banho e gravação
Na segunda etapa do processo estão compreendidas as etapas de prensagem,
lavação, prensagem, gravação e banho de proteção. O processo de prensagem não
faz parte do nosso desenvolvimento, sendo o mesmo estudado por outra equipe,
tornando-se uma caixa preta, ou seja, a peça poderá sair da linha, e retornar para a
mesma no ponto em que foi retirado, o que não modifica nada além do tempo de
ciclo da máquina. Essa particularidade do processo auxilia de certa forma, pois não
são todas as linhas de produtos que passam pelo processo de prensagem, tornando-
se um by-pass, quando não necessário.
Tendo como objetivo da primeira lavação, a retirada dos fluidos de corte
provenientes da usinagem na primeira etapa do processo bem como retirar o cavaco
que ficou em contato com a peça. Em discussão com a empresa contratante do
serviço, aliou-se o sistema de lavação atual (submersão total da peça), com o
sistema desenvolvido pela equipe de trabalho (hidro-jateamento), uma técnica muito
usada já no mercado, porém adaptada as características de fabricação da peça em
questão, ou seja, a peça será submersa e um sistema de jateamento irá movimentar
o óleo de lavação, e forçar as partículas que estão entranhadas na superfície se
desgrude, melhorando assim o processo.
Para o controle da produção, e rastreamento de defeitos de fabricação, é
gravado um código alfa numérico identificando o modelo, data de produção e turno,
possibilitando uma análise futura de possíveis defeitos das peças no mercado. Essa
etapa contempla o processo de conformação mecânica, muito eficiente, porém pouco
versátil, mas nas exigências do fabricante se adéqua muito bem.
O último processo dessa etapa é o banho de proteção dos discos e tambores
de freio, semelhante ao primeiro, porém sem o jateamento, uma vez que o disco já
está limpo, e o foco desse processo é gerar uma camada protetora de óleo nas
superfícies do produto, diminuindo consideravelmente os danos por oxidação em
grandes viagens, principalmente em transporte de navio. Depois dessa etapa do
processo concluída o disco segue para a terceira etapa, que compreende todo o
processo de preparação para o acondicionamento, bem como o embalamento.
79
Sendo conhecidas as funções de cada parte do processo, se estabelece cada
passo, como será atingido cada objetivo estabelecido anteriormente.
Como a prensagem será desenvolvida pela outra equipe, inicia-se o
detalhamento a partir do primeiro banho. Sendo assim, tem-se por base o desenho
abaixo, que esquematiza o fluxo funcional do projeto.
FIGURA 4.8 - Fluxograma simplificado do processo.
É possível constatar no esquemático acima mostrado, a peça pode ter duas
trajetórias no início da etapa. Quando trabalha-se com discos que necessitam do
processo de prensagem, o mesmo chegará na linha, a partir da prensa, do contrário,
o disco que não houver componentes periféricos, ou seja, que não necessitam do
processo de prensagem irão direto a primeira etapa do projeto, o banho.
Até o momento, o disco estava sendo usinado na posição horizontal, porém
para economizar espaço, bem como para otimizar os processos a partir dessa etapa,
optou-se por trabalhar com o disco na vertical. Para essa operação utilizou-se um
cilindro pneumático e um suporte para o disco, deixando-o preso durante a
operação. O esquemático é visualizado na figura a seguir:
80
FIGURA 4.9 - Esquema de tombamento das peças.
Partindo dessa etapa a peça começa a percorrer a linha em cima de uma
esteira, excluindo assim a necessidade de operadores.
A primeira lavação é feita em três passos. O primeiro passo compreende a
submersão total do disco. A peça vem pela esteira até acionar o sensor s2, parando a
esteira, avançando o cilindro D e ativando o jateamento. Quando o cilindro chega ao
fim de curso, ativando o sensor d1 o cilindro D retorna acionando o sensor d0
novamente religando a esteira, desligando o jateamento e acionando o cilindro E,
ejetando a peça para a esteira, quando o mesmo atinge o sensor e1, fim de curso do
cilindro E, faz com que o mesmo retorne, terminando o ciclo, e permitindo que entre
outra peça para essa etapa da linha de produção. Os passos acima explicados estão
representados na figura abaixo.
81
FIGURA 4.10 - Etapas da lavação.
Esse sistema, bem como os outros dois seguintes, utiliza tecnologias de
movimentação e força, pneumáticas, pois alia velocidade, precisão para
deslocamento direto entre dois pontos (mínimo e máximo), além de não produzir
resíduos contaminantes e ser de fácil operação. Os sensores utilizados podem ser
selecionados a partir de um abrangente leque de modelos, onde pode-se considerar
o custo benefício como maior fator de influencia na decisão.
Para cada módulo do sistema que envolve operações automáticas, foi criado
um diagrama seqüencial das operações, para um melhor entendimento das funções,
e também para facilitar o processo de seleção dos componentes, e criação das
lógicas do sistema. O diagrama desse primeiro trecho pode ser visto abaixo:
82
FIGURA 4.11 - Diagrama funcional do primeiro banho.
83
Continuando a linha, chega-se a etapa de gravação, onde temos 3 cilindros e
5 sensores, representados na figura XXX2. A peça segue pela esteira até que o
sensor s3 é acionado, fazendo que a esteira pare e os cilindros F e G. Através de uma
porta lógica E o cilindro H ira avançar quando os sensores f1 e g1 estiverem
acionados. Quando o cilindro H chega ao fim de curso, aciona o sensor h1 fazendo o
cilindro retornar imediatamente. Quando o sensor h0 é acionado, faz com que os
cilindros F e G retornem e religa a esteira. Finalizando assim mais essa etapa do
processo.
FIGURA 4.12 - Esquema de instalação da gravação.
Com essa função desmembrada gera-seo diagrama abaixo, mostrando em
linguagem técnica o funcionamento do sistema.
84
InícioInício
12Liga a esteira
13Posicionar peça
14Gravação
15Solta a peça
16Expulsar peça
f1
&
S3
Ligar a esteira Y Y1
Avanço cilindro F f1
Avanço cilindro G g1
Avanço cilindro H h1
h1
Retorno cilindro F f0
Parar esteira Y Y0
Ligar Esteira Y Y1
=1
&g1
Retorno cilindro H h0
Retorno cilindro G g0
&
f0
h0
g0
Y1
K14
K15
K16
K17
K18
K19
e0
FIGURA 4.13 - Diagrama de funções para gravação.
85
Na última etapa se tem um sistema muito parecido com o sistema da primeira
etapa, mesmo porque, as duas etapas têm funções parecidas. A diferença é que
nesse estágio não necessitamos agitar a água, podendo assim retirar o jateamento,
simplificando a etapa. O primeiro passo compreende a submersão total do disco. A
peça vem pela esteira até acionar o sensor s4 parando a esteira e avançando o
cilindro I. Quando o cilindro chega ao fim de curso, ativando o sensor i1 o cilindro I
retorna acionando o sensor i0 novamente religando a esteira e acionando o cilindro
J, ejetando a peça para a esteira, quando o mesmo atinge o sensor j1 do cilindro J
fazendo com que o mesmo retorne, terminando o ciclo, e permitindo que entre outra
peça para essa etapa da linha de produção. Os passos acima explicados estão
representados na figura a seguir:
FIGURA 4.14 - Representação do segundo balho.
Como nos trechos anteriores, também se tem o diagrama da sequência de
operações para o terceiro passo. Pode-se perceber que ficou muito parecido com o
primeiro banho, porém não há a agitação do óleo, pois essa etapa é responsável
apenas por depositar uma camada fina de óleo sobre a peça, para que a mesma
fique protegida durante o transporte e a estocagem. O diagrama funcional que
caracteriza o funcionamento em termos de ações, passo e condições para que ocorra
pose ser conferido na figura a seguir:
86
FIGURA 4.15 - Diagrama funcional para o segundo banho.
4.3.3 Comando sequencial: módulo secagem e embale
87
Os acionamentos e movimentações que ocorrem na etapa de secagem e
embalagem dos discos e tambores de freio se restringem apenas a função de
secagem, em que os cilindros serão movimentados por dentro de uma secadora por
meio de esteiras rolantes. Como foi definido que o sistema de embalagem será
auxiliado pelo operador, não se fez necessário o uso de sistemas atuadores nesta
etapa.
Para melhor entendimento do sistema foi esboçado um esquemático
representativo do posicionamento dos atuadores e também dos transportadores
durante a secagem que é apresentada na figura a seguir:
FIGURA 4.16 - Esquema de funcionamento de secagem.
88
Na figura anterior vê-se uma composição de cinco esteiras que ficarão sempre
ligadas e farão a movimentação das peças. Com os discos entrando na linha (visto
pela parte inferior da imagem), o sensor 5 (s5) irá iniciar a contagem do tempo que
posteriormente será utilizada para definir se o disco já está apto a sair da secagem e
seguir a linha para a embalagem, ou deve aguardar dentro da sacadora até que seja
atingido o tempo pré-determinado.
Com a primeira esteira ligada a uma segunda esteira transversal à primeira, as
peças alcançaram o batente em frente ao cilindro K (K), e terão sua presença
detectada pelo sensor 6 (s6). Se for recebido um sinal de avanço, houver uma peça
em frente ao cilindro K e não for detectada a existência de nenhuma peça pelo
sensor 7 (s7) no destino da peça, o cilindro K irá se deslocar e empurrar a peça para
um próximo par de esteiras que as guiará até o cilindro L (L), que por sua vez
também irá perceber a presença da peça por meio do sensor 8 (s8).
O cilindro L é que irá atuar sobre a peça pela última vez, pois quando o
cilindro atingir a última esteira, a peça será levada até a saída da secadora e a partir
daí o operador irá executar a embalagem da peça manualmente.
Com uma maior clareza e consolidação dos posicionamentos e acionamos da
etapa, envolveu-se um fluxograma das operações do sistema para que se possa
visualizar melhor o fluxo de peças dentro da etapa.
Se s5 for ativado e desativado
Inicia contagem do tempo de
secagemSe s6 for ativado
Cilindro 1 avança e retorna
Se sensor s8
estiver ativado
Se o tempo de secagem for
atingido
Cilindro L avança e retorna
INICIO
FIGURA 4.17 - Fluxograma.
89
No fluxograma observa-se que o processo é caracterizado por um loop, ou
seja, o processo retorna a uma mesma operação quando chega a sua última etapa.
Num primeiro momento podemos observar as duas primeiras etapas do
processo (Sensoriamento – Início da contagem do tempo), as quais se diferenciam
um pouco das outras. Estas operações fazem a tarefa de informar ao sistema em
que momento houve a primeira entrada de peça na secadora, e determinado o
tempo de entrada da peça, esta informação é armazenada e posteriormente
analisada como parâmetro de execução da retirada da peça da linha.
Após estas operações, acontece a atuação do cilindro K, que somente irá guiar
a peça para o segundo par esteira quando o sensor 5 detectar a presença de uma e
o sensor 6 informar que não há restrição no destino do movimento.
O segundo cilindro L é o mais importante desta linha, pois é ele que irá fazer
o controle das peças que vão deixar a etapa de secagem. O tempo de secagem que
foi pré-determinado e analisado servirá de parâmetro para que o controlador do
sistema acione este cilindro que irá guiar a peça para a última esteira que irá retirar
a mesma da linha. Caso o tempo de secagem não seja atingido, as peças
permanecem paradas em contato com os batentes e aguardam o tempo ser atingido
para que os cilindros atuem e deem continuidade ao processo.
Com isso, a etapa de secagem se torna automatizada e sem necessidade de
interferência do operador para auxiliar nesta tarefa. Interferência essa que será
utilizada para a execução do processo seguinte, que é a embalagem das peças.
Visto os processos e etapas que envolvem a secagem, foi iniciado o diagrama
funcional da etapa, para que daí sim fosse possível realizar o objetivo de definir as
tecnologias que serão escolhidas para suprir a necessidade encontrada.
90
FIGURA 4.18 - Diagrama de funções, etapa de secagem.
91
Como observado no diagrama anterior, à interdependência das etapas com os
sensores do sistema e também da importância dos mesmos no processo. E de
maneira geral, pode-se falar que a tarefa de secar as peças por meio de uma
"serpentina" proporcionada pelas esteiras, pode facilmente suprimir a necessidade de
manter as peças por mais tempo dentro da secadora e ainda sim ocupando menos
espaço na linha.
Conhecido detalhadamente as etapas deste processo e agora entendendo o
amplo envolvimento dos componentes e peças que englobam o conjunto é possível
focar em tecnologias e métodos que irão se aplicar no nosso sistema.
De maneira geral, é possível inicialmente definir algumas funções que
englobam o processo, como transporte, sensoriamento, atuadores, secadora,...
Para transporte pode-se citar as esteiras de lona, roletes, taliscas, entre
outros, que são facilmente encontradas no mercado e com grande variedade de
dimensões que possibilitam uma versatilidade para se projetar e definir os sistemas.
O sensoriamento presente no sistema e muito importante na automatização
das etapas e são caracterizados pela simplicidade, pequeno tamanho e grande
importância para o funcionamento da máquina, eles proporcionam que o controlador
do sistema 'saiba' onde se encontram as peças, se um cilindro deverá ou não se
movimentar, pois assim não irá se movimentar em vazio, ou movimentar peças mal
posicionadas.
A secagem das peças como já avisto e definido anteriormente acontece por
meio de exaustores numa câmara que abriga as esteiras, sensores, e os demais.
Como já dito, esse sistema se mostra eficiente e abrange as necessidades dos
clientes.
Com isso conclui-se de forma generalizada que os componentes aplicáveis ao
sistema são de fácil acesso e permitem uma grande versatilidade ao defini-los.
92
4.4 COMANDO SEQUENCIAL PARA A CONCEPÇÃO IDEAL
Este módulo foi nomeado pela equipe de projeto como “a concepção ideal”
numa referência a concepção com alto grau de implementação descrita no item 3.2.3
Concepções alternativas com alto grau de implementação. Assim como os demais
módulos do projeto, neste temos uma importante seqüência de operações para que
o processo por ele realizado seja executado de forma ergonômica e precisa. Ele é
basicamente constituído por um CNC, duas esteiras transportadoras – sendo uma no
interior da máquina (CNC) e a outra externa – e um conjunto de cilindros
pneumáticos responsáveis por movimentação, controle e fixação das peças ao longo
do processo.
Na esteira externa temos dois cilindros posicionados paralelamente, sendo que
um deles (cilindro A) tem como função controlar o fluxo de peças, permitindo ou não
a passagem das mesmas para o próximo estágio. Este cilindro permanece com a
haste avançada por tempo pré-determinado, correspondente ao tempo necessário
para que a máquina realize o processo de usinagem na peça que já está dentro do
CNC somado ao tempo para que a mesma retorne à linha de produção. Quando este
tempo é atingido, o cilindro A recua, permitindo a passagem da peça, e mediante há
um tempo determinado retorna à posição inicial, com haste avançada.
No próximo estágio, um conjunto de sensores identifica a presença da peça
em frente ao cilindro B, enviando um comando para que a esteira externa pare e o
cilindro B avance, colocando a peça dentro do CNC. Na entrada do CNC, outro grupo
de sensores, ao perceber a presença da peça, envia sinais para que o cilindro B
recue e a esteira interna ligue.
A esteira interna leva a peça até a posição onde esta será usinada. Ao atingir
tal posição, sensores detectam a peça e enviam uma série de comandos para que: a
esteira pare; dois cilindros pneumáticos (C e D), localizados em cada um dos lados
da esteira, frente a frente, avancem e fixem a peça na posição correta para
usinagem; o magazine de ferramentas do CNC se posicione e execute a operação de
usinagem. Terminado o processo, o magazine de ferramentas recua em seguida os
cilindros retornam à posição inicial (após receber um sinal proveniente do CNC,
93
dizendo que a operação acabou) - a ação de recuar os dois cilindros C e D envia um
sinal ligando a esteira externa - e a esteira interna liga, invertendo o sentido de
movimento para que a peça saia da máquina e retorne à linha. Esquema simplificado
no desenho a seguir.
FIGURA 4.19 - Instalação da concepção ideal.
4.4.1 Descrição das Funções dos Sensores
a) a0- Tem como função confirmar a execução do primeiro passo que
corresponde ao retorno do cilindro A, bem como enviar o comando para
que o mesmo retorne a sua posição inicial, após permitir a passagem da
peça.
b) a1- Confirma a execução do avanço do cilindro A durante a função
bloquear.
c) S1- Sensor que identifica a presença da peça na frente do cilindro B e,
portanto envia um comando para que o cilindro avance levando a peça ao
94
CNC, este também tem como função pilotar o desligamento da esteira
externa.
d) b1- Garante a afirmação de que a função de avançar B foi executada. Este
sensor posteriormente vai comandar o retorno de B e a ativação da esteira
interna.
e) b0- Confirma o retorno de B.
f) S2- É um sensor quer percebe a presença da peça na posição de usinagem
envia um comando que para a esteira interna, e ativa os cilindros C e D
para que fixem a peça.
g) c1 e d1- Garantem que a execução do avanço de seus respectivos cilindros
foi executada, além de informar que o processo de usinagem pode ser
iniciado.
h) c0 e d0- Confirmação da execução do retorno de C e D e comando para
ligar a esteira externa.
i) S6- Envia o comando para que os cilindros C e D retornem, soltando a peça
após a usinagem, e liga a esteira interna para a retirada da peça.
j) S3- Manda o comando para a esteira interna desligar.
k) S5- Informa que a esteira externa está ligada que a esteira externa está
desligada.
l) S4- Informa que a esteira interna está ligada ou desligada e também
participa do comando de inicio do processo de usinagem.
m) S7- Inicia a contagem de tempo do “temporizador”.
A organização de todos esses parâmetros, das ações realizadas pelos cilindros
e das condições que permitem o funcionamento harmônico do sistema pode ser
conferido na figura a seguir que apresenta o diagrama funcional que ilustra o
comando sequencial nessa etapa. Como essa concepção é paralela ao
desenvolvimento do restante do projeto, a nomenclatura para os sensores e cilindros
não apresenta relação com os diagramas apresentados anteriormente em outros
módulos construtivos que compõem a concepção adotada no projeto.
95
FIGURA 4.20 - Diagrama funcional para a concepção ideal.
96
4.4.2 Análise das possíveis tecnologias
Com base nas aplicações aqui descritas, podem-se citar alguns tipos de
tecnologias que possam ser empregadas para estes fins. Por exemplo, a parte de
sensoriamento que aparece com grande exposição no nosso diagrama funcional,
pode ser realizada com enumeras tecnologias encontrada atualmente no mercado.
Esses sensores podem ser tanto de natureza mecânica, elétrica ou óptica.
Dentro deste grande podemos citar alguns exemplos de cada classe, começando
pelos mecânicos que podem ser chaves de fim de curso, reed switch entre outros. Já
os sensores elétricos podem ser indutivos, capacitivos e magnéticos. E por último o
grupo dos ópticos que se caracterizam por fotodiodos, fototransistores etc.
Quando se trata da função de movimentar as peças ao longo da linha, ficou
clara a utilização de esteiras transportadoras, que dentre as muitas existentes
podemos citar as com lona, roletes acionados, talisca entre outras. E a parte de
acionamentos, no que diz respeito a deslocamento, fixação e controle de passagem
de peças será com tecnologia pneumática.
5 PROJETO DETALHADO
Segundo o modelo de desenvolvimento PRODIP, a última etapa no processo
de desenvolvimento de produtos corresponde ao projeto detalhado. A saída desta
etapa se caracteriza pela documentação do produto, o que garante que o mesmo
esteja pronto para a fabricação.
Esta documentação agrega todos os desenhos das peças que, por ventura,
devam ser fabricadas. A apresentação deste desenho deve conter as vistas
ortográficas das peças, dispostas em folhas normalizadas. No contexto de projeto
abordado no presente semestre, também deverão ser expostos nesta etapa os
esquemas elétricos correspondentes aos diagramas funcionais desenvolvidos na
etapa anterior, o projeto preliminar - já que uma das temáticas envolvidas no
módulo aborda os conhecimentos relacionados à eletropneumática.
Como o projeto envolve, por exemplo, a presença de cilindros pneumáticos,
esteiras motorizadas, entre outros, são necessários os cálculos para seleção destes
componentes. Estes, por sua vez, deverão ser documentados nesta etapa.
Além dos pontos citados acima, a etapa do projeto detalhado deve conter um
plano de manufatura, especificando materiais e componentes que serão utilizados na
confecção do produto. Com esta lista de materiais (plano de manufatura) concluída,
o próximo passo é desenvolver uma planilha de custos dos materiais e, assim, partir
para a solicitação de investimentos.
5.1 ELABORAÇÃO DE DESENHOS: MÓDULO FURADEIRAS
A elaboração dos desenhos compreende a modelagem final do layout do
produto que agrega as características encontradas na concepção adotada com as
necessidades e pedidos realizados pelo cliente após a apresentação dos esboços
iniciais. Além da representação dimensional também são concebidos detalhes e
especificações técnicas que validem o funcionamento e a seleção dos componentes
propostos para o projeto.
Durante a elaboração dos componentes que serão utilizados nas montagens
dos equipamentos que realizaram funções e processos ao longo do trajeto efetuado
pelo disco ou tambor devem ser considerados cálculos que permitam a equipe de
projeto estipular parâmetros como dimensões físicas, tipo de material utilizado,
resistência a esforços, potência exigida em atuadores, entre outras grandezas
capazes de serem mensuradas.
Para o módulo das furadeiras foi elaborado o seguinte layout:
FIGURA 5.1 - Visão geral do módulo das furadeiras.
99
No canto superior direito encontra-se a furadeira principal do conjunto que
realiza a furação múltipla, trata-se do modelo FU213N214 marca Brevet-Burkhardt,
cujas principais modificações que a diferem do uso atual está na presença de
elementos apresentados na figura a seguir que são denominados de complementos
da furadeira.
FIGURA 5.2 - Complementos da furadeira múltipla.
A estrutura dos complementos basicamente é constituída por dois conjuntos,
um fixo que corresponde aos trilhos Flow Rack para entrada ou saída e a parte
móvel que transporta o disco durante movimentação e posicionamento. Todos os
componentes formam um conjunto de elementos que são acoplados dos sobre a
mesa de trabalho original da furadeira Brevet-Burkhardt, o layout desse componente
tenta alcançar ao máximo o objetivo de reduzir os esforços realizados pelo operador
sem exigir modificações no equipamento já utilizado atualmente.
Esses complementos são responsáveis por auxiliar o operador na execução de
suas atividades, iniciando com a entrada da peça na máquina com uso de roletes do
100
tipo Flow Rack, embora esses roletes sejam largamente aplicados no setor industrial
para o transporte de carga por gravidade, eles são aplicados apenas como um
facilitador, pois permite que o colaborador deslize o disco sobre ele da saída da
etapa de estocagem até o posicionamento sobre a mesa de posicionamento.
Os roletes Flow Rack são destacados pela cor amarela e largura reduzida,
características que garante sua utilização com intuito de ocupar pouco espaço sobre
a mesa da furadeira e também reduzir a carga sobre a mesma, já que os elementos
rolantes são constituídos de polipropileno (PP) que apresenta baixa massa específica.
Sua capacidade de carga alcança o valor de 50 kgf 1 por metro linear quando
devidamente ancorado, isso significa que as quatro carreiras de trilhos com pouco
mais de 200 mm consegue suportar 40 kgf sobre elas ou um disco da linha de
pesados.
A estrutura que dá suporte aos trilhos é composta por perfis metálicos com
perfil em L que estão fixados a mesa da furadeira dando sustentação ao outros perfis
metálicos e barras dobradas que são responsáveis por manter os elementos que iram
apoiar e deslizar as peças que operador insere na linha. Esse conjunto fixo usa como
elementos de fixação apenas parafusos e porcas que dispensam a utilização de
uniões soldadas para permitir a realização de manutenções mais ágeis e também
possibilitar a troca dos perfis que estão na vertical no caso de ser necessário
modificar a altura em que os trilhos se encontram.
A montagem movimentador e estrutura, como é denominado o conjunto
formado pelos trilhos Flow Rack e os perfis que lhe sustentam, possuem versões
diferentes, uma delas para entrada do disco ou tambor e outra de saída. O motivo da
diferenciação está no fato que no momento da entrada o operador pode preferir pré
posicionar uma peça para ser inserida logo em seguida na posição de usinagem o
exige um trilho com comprimento capaz de suportar toda a circunferência ocupada
pela peça. Contudo no momento de saída trilho atua apenas como meio de
transporte para expulsão da peça e não como ponto de parada, sendo assim apenas
1 O quilograma-força embora não faça parte do Sistema Internacional de Unidades ainda é encontrado em muitos catálogos técnicos. Considera-se que 1 kgf ≈ 9,807 N.
101
necessário um número de roletes suficientes para ligar o ponto onde o disco se
encontra após a usinagem com o próximo equipamento da linha.
A figura a seguir traz mais uma vista dos componentes já citados (e outros
que também estão presentes na montagem), mas dessa vez apenas são mostrados
apenas os complementos sem a presença do da furadeira ao fundo e com uma
indicação numérica dos itens.
FIGURA 5.3 - Montagem isolada dos complementos.
A maioria dos itens apontados são peças com funções específicas no conjunto,
mas também há agrupamentos (no caso dos trilhos e sua respectiva estrutura) que
unem vários elementos para atuar em determinado propósito. O quadro a seguir
resume o nome e a quantidade dos elementos apontados que estão presentes na
montagem usando como base as referências feitas pelos balões presentes na figura
anterior.
102
Quadro 5.1 - Peças e conjuntos da furadeira múltipla.
N° da peça Denominação Quant. 1 Guia Linear 2 2 Barra chata laminada 2pol 2 3 Mesa ancoragem 1 4 Bearing-Unit-LMEK16UU-Rollco 4 5 Linear ball guide 4 6 Mesa suporte 1 7 Chapa união cilindro mesa ancoragem 1 8 Barra chata união cilindro mesa suporte 2 9 Flange cilindro ADN 2 10 Montagem movimentador e estrutura 1 11 Montagem movimentador e estrutura 1 12 Cantoneira abas iguais 2pol 1 13 Miolo Guia BD-6514 1 14 Guia poliacetal 2 15 Cilindro ADN 32 200 A PPS A 2 16 Cilindro DNC 32 400 PPV A 1
O primeiro item da lista faz referência a guias lineares que são responsáveis
por permitirem a movimentação dos elementos que iram levar o disco que o
operador posicionou para debaixo do cabeçote da furadeira onde serão realizados os
furos que caracterizam a etapa de usinagem presente nesse estágio do processo.
As duas guias juntos com seus respectivos pares de patins formam uma
unidade de movimentação linear que esta fixada a mesa de trabalho da furadeira na
parte traseira e por um perfil em L que se encontra na extremidade frontal da
montagem cuja denominação é cantoneira de abas iguais de duas polegadas. Com
700 mm de comprimento essas guias levam um conjunto de elementos móveis que
vão desde o alinhamento com os trilhos de entrada até a posição central logo abaixo
das brocas que estão no cabeçote motriz da furadeira múltipla.
As guias atuam também não só durante a movimentação, mas também na
sustentação permanente do peso da estrutura e da peça movimentada assim como
os esforços que provenientes do processo de usinagem onde a mesa da furadeira se
eleva de encontro às ferramentas de corte resultando nas forças características do
processo de furação que tendem a causar esforços de compressão sobre as guias
lineares.
103
A figura a seguir mostra uma vista posterior dos complementos onde é
possível evidenciar melhor a presenças das guias lineares, cilindros e do trajeto que
pode ser feito pelos elementos móveis (que na figura estão alinhados com os trilhos
Flow Rack) até abaixo do cabeçote da furadeira onde estão as brocas.
FIGURA 5.4 - Vista posterior dos complementos
Os elementos móveis são formados por uma placa que está fixada aos quatro
patins que estão conectados a guia linear, essa placa denominada Mesa ancoragem
serve como apoio para os outros componentes do conjunto que é formado pelas
guias cilíndricas (Linear ball guide), pela Mesa Suporte, o Miolo Guia (nesse caso o
usado no modelo de disco BD-6514), os cilindros compactos ADN e outros
elementos periféricos.
Os cilindros compactos do tipo ADN encontram-se posicionados verticalmente
nas figuras, ele tem sua tampa traseira acoplada a um flange que parafusado a
estrutura mesa de ancoragem que o permite deslocar-se com conjunto móvel, isso é
104
necessário já que esses cilindros são responsáveis por elevar e abaixar a Mesa
Suporte que recebe o disco ou tambor deslizado do trilho de entrada para sua parte
superior onde as guias de poliacetal que ajudam a peça a deslizar e minimizam riscos
nas superfícies de contato.
A transmissão de movimento do cilindro para a Mesa Suporte ocorre por meio
de uma placa dobrada que possui uma ligação com a rosca externa presente na
haste do cilindro, nota-se que os cilindros em virtude a sua fixação estão
sincronizados mecanicamente. A montagem possui dois cilindros para que ocorra ao
invés de único cilindro maior a fim de distribuir melhor a força de elevação e permitir
a movimentação em torno do cabeçote motriz e de suas tomadas de força com seus
mandris que suportam as brocas levando o espaço ocupado para as extremidades do
conjunto. Mais detalhes desse e outros pontos podem ser observados abaixo:
FIGURA 5.5 - Detalhes do conjunto móvel.
Impulsionar os elementos móveis é responsabilidade do cilindro DNC de 32
mm de êmbolo e curso de 400 mm, fixado à estrutura de sustenta os trilhos de
entrada o cilindro que inicia o ciclo avançado aguarda o momento do recuo onde a
haste que está conectada a mesa de ancoragem arrastará com sigo os componentes
e a peça já posicionada para o processo de usinagem. Esses movimentos são
105
constantemente solicitados à medida que ocorre a sequência das operações,
apresentada nos quadros da figura a seguir, que se desenrola da esquerda para a
direita e de cima para baixo.
FIGURA 5.6 - Sequência de operações da furadeira múltipla.
106
Após a usinagem o disco está preparado para seguir ao longo do processo,
que coresponde a segunda fase dos processos de furação realizados em furadeiras
individuas. Mas para isso é necessário que o operador conduza a peça da furadeira
múltipla até o posto de trabalho seguinte, operação que é realizar por uma esteira
transportadora acionada pela própria gravidade que incide sobre os discos graças a
inclinação dos planos por onde o disco passará.
A utilização dos elementos rolantes tem objetivo de diminui o esforço ao se
transportar disco entre os equipamentos, uma vez que o operador precisa apenas
impulsionar ao invés de erguer a peça. Essa estrutura de interligação, chamada Mesa
de Esteiras é mostrada na figura a seguir, entre a etapa de furacão múltipla e o
restante da linha.
FIGURA 5.7 - Mesa de Esteiras na montagem
Continuando ao caminho seguido pelo disco chega-se a montagem Mesa e
Furadeiras, um conjunto de elementos que servem de sustentação para os
equipamentos que dão nome a etapa que realiza furacões individuais que não podem
ser feitas na furadeira múltipla, rebaixos para assentamento de parafusos e ações de
escariamento dos furos anteriores.
107
A figura a seguir mostra o posicionamento desses componentes isolados do
restante da linha para melhor evidencia-los.
FIGURA 5.8 - Mesa das furadeiras.
Na parte inferior a presença notável da mesa mostra que esse elemento é
responsável por sustentar o restante dos componentes da montagem que se resume
a esteira de rolos, suportes e claro as furadeiras de bancada Kone modelo KMB-30.
Embora a construção mecânica das três furadeiras seja semelhante elas se diferem
em aspectos técnicos relacionados ao tipo de ação de realizam, por exemplo, a
segunda furadeira aplicada geralmente no processo de rosqueamento necessita de
um sistema elétrico para inversão de rotação durante a abertura de rosca. Esses
componentes são reapresentados no quadro a seguir com a numeração e quantidade
presentes na figura anterior.
108
Quadro 5.2 - Componentes da montagem Mesa e Furadeiras.
N° da peça Denominação Quant. 1 Mesa Furadeiras 1 2 Montagem Furadeira de Bancada 3 3 Fixador Mesa Esteira 7 4 Limitador Lateral 3 5 Esteira de Roletes (configuração 40 rolos) 1
5.1.1 Dimensionamento das guias lineares
Para dimensionar as guias lineares que devem suportar os componentes que
estão acoplados sobre elas é necessário conhecer dois parâmetros importantes, que
estão relacionados diretamente com os esforços que atuam sobre as guias.
É importante ressaltar que existem duas situações distintas, numa ocorre à
movimentação dos patins, mas com carga aplicada baixa e noutra o conjunto
encontra-se estacionado, porém com grande força aplicada devido ao processo de
furação. Em ambos os as situações é importante conhecer os carregamentos a que
estão sujeitos o conjunto.
O primeiro tipo de esforço corresponde à massa desses componentes que
devido à ação da gravidade executam uma força de compressão sobre as guias. A
obtensão desse valor depende da propriedade de massa dos componentes que são
dimensionados em software (a figura a seguir apresenta uma análise de massa feita
nos componentes que vão sobre as guias com base nas dimensões e materiais que
são atribuídos às peças), de valores fornecidos em catálogos de fabricantes e nas
informações fornecidas pela empresa no que diz respeito à massa dos discos e
tambores, considerando para efeito de cálculo sempre as peças mais robustas.
109
FIGURA 5.9 - Avaliação das propriedades de massa para as guias.
Como resultado da análise de massa feita em software e dos valores obtidos
em catálogos tem-se como peso estimado do conjunto que é suportado diretamente
pelas guias como sendo:
2*mont cil peçaw w w w
(5.1)
Onde:
w= força suportada pelas guias [kgf];
mon tw = peso dos componentes obtido pelo software [kgf];
cilw = peso do cilindro utilizado na montagem [kgf];
peçaw = peso do disco ou tambor de freio [kgf];
Com os valores obtidos no software, com o valor de massa fornecido para
casa cilindro pelo seu fabricante e com a informação da peça que apresenta a maior
carga o esforço suportado pelas guias (desconsiderando a força que será exigida na
furação) é de aproximado pela equação a seguir:
110
31,47 2*0,865 35,0 68,20kgfw
(5.2)
Consultando os catálogos Technical Handbook e Ferro Fundido Grupo de
Material da empresa Dormer foi possível determinar a força de furação axial que
ocorre quando a furadeira múltipla executa o processo de usinagem que avança as
brocas contra a superfície do disco de freio. Durante a furação as brocas exercem
uma força de corte sobre a superfície do material que resulta, entre outros esforços,
um que será suportado diretamente pelas guias que por sua vez o transferirá para a
estrutura do equipamento.
A força axial de furação segundo a Dormer é dada por:
0.85T 11.4 * K * D * (100 * )fn
(5.3)
Em que:
T = força axial [N];
K = fator do material;
D = Diâmetro [mm];
fn = avanço [mm/rot].
Para realização do cálculo foram considerados fatores como o tipo de material
a ser furado, segundo a classificação adotada pela Dormer o ferro fundido está
dividido em quatro grupos de materiais cujo grupo 3.2 que corresponde ao ferro
fundido cinzento com dureza entre 150 e 300 HB foi o que melhor se adequou a
descrição do material usado em discos e tambores. Seu fator K recomendado para
furação corresponde a 1,5.
Considerou-se também o diâmetro da ferramenta de como sendo de 16 mm,
abrangendo assim um dos maiores valores de furação que podem ser aplicados nas
faces de discos ou tambores de freio. Com base no material e no diâmetro da
ferramenta de corte é possível estabelecer, consultando uma tabela do fabricante, o
avanço ( fn ) em milímetros por rotação, que por sua vez considerou também o
material utilizado na broca, nesse caso adotou-se como referência a linha A022
111
produzida em metal duro com revestimento dourado de Nitreto de Titânico (TiN) que
combina elevada dureza e baixo atrito propiciando velocidades de corte de 75m/min
e avanços de 0,550 mm/rot.
A partir de todas as relações encontradas obtém-se o seguinte resultado de
força axial para cada furo:
0.85T 11,4 *1,5*16* (100 * 0,550) 8249,44 N =841,21 kgf
(5.4)
Portanto para cada furo executado sobre essas condições, ditas de passagem
como sendo as máximas, são necessário aproximadamente 841,21 kgf por parte da
máquina para promover o avanço da ferramenta de corte através da peça quando se
analisa apenas um furo em sua face. Contudo alguns modelos podem conter de três
a oito furos para sua aplicação em um automóvel, isso implica na existência de uma
força axial ainda maior que pode ser calculada como sendo:
*T=8*841,21= 6729,67 kgfFfur nf
(5.5)
Em que:
Ffur = Força total de furação [kgf];
nf = número de furos da peça [adm];
T = força axial exigida por furo [kgf].
Conhecendo as forças que estão dispostas sobre as guias é possível
desenvolver os processos de seleção orientados pela NSK, que são iniciados com a
determinação do carregamento sobre cada um dos patins envolvidos em uma
montagem comum. Essa determinação é baseada no posicionamento das forças, em
relação à disposição dos apoios, no caso os patins, mas como a montagem possui
uma disposição simétrica dos patins para suportar a carga de furação é possível
definir que o carregamento sobre cada um deles é aproximadamente igual.
Mesmo que um dos lados do conjunto ainda possua o peso extra dos cilindros
compactos a forças de furação que ocorre de forma centralizada é muito maior que o
esforço realizado em função do peso desses componentes, portanto é possível
112
desconsiderar o fato do centro de massa do conjunto não se encontra exatamente
no centro da montagem dos patins para determinar qual deles tem o maior
carregamento.
Conhecendo os carregamentos dobre o conjunto (peso e força total de
furação) e o numero de patins é possível estabelecer a força que teoricamente
encontra-se apoiada sobre cada um dos elementos moveis, sendo determinada pela
seguinte equação:
+ 6729, 68 68, 20Fc= 1699, 47kgf
4Ffur w
np
(5.6)
Onde:
Fc = carga teórica sobre o patins [kgf];
np = Número de patins (considerando distribuição simétrica).
Considerando apenas o momento em que os patins encontram-se parados
durante o processo de furação obtém-se uma situação que envolve o conceito de
capacidade de carga estática (Co). Quando essa situação ocorre às guias estão
submetidas a esforços que podem provocar uma deformação permanente entre a
superfície da pista e os elementos rolantes, em geral usa-se o coeficiente de carga
estática permissível para definir a capacidade máxima da guia, que é uma
característica própria para cada tamanho de guias. Portanto o valor Co encontrado
nas tabelas do fabricante são corrigidos como sendo:
o
ocs
CC =F
(5.7)
Onde:
ocC = capacidade de carga corrigida [kgf];
oC = capacidade de carga estática fornecida no catálogo [kgf];
sF = coeficiente de carga estática permissível [adm].
113
O coeficiente de carga estática permissível é estipulado pelo projetista com
base nas orientações fornecidas pelo fabricante juntamente com os valores sugeridos
no quadro a seguir:
Quadro 5.3 - Coeficientes de carga estática permissível.
Serviço sf mínimo
Vibração ou impacto 1,5 ~ 3,0
Uso normal 1,0 ~ 2,0
Para definir qual o modelo de guias e patins serão usados é necessário
conhecer a carga que será aplicada sobre eles durante a situação estática, nesse
caso a força teórica coresponde a soma do peso do conjunto mais a força total de
furação necessária para fazer a usinagem. Contudo o fabricante aconselha a
utilização de um fator de carga que leva em consideração operações de trabalho que
podem envolver impactos ou vibrações, esse fator é aplicado da seguinte forma:
WF=f *Fc
(5.8)
Onde:
F = Força sobre o patins [kgf];
Wf = fator de carga [adm];
Fc = carga teórica [kgf].
Para determinar o fator a ser utilizado o fabricante dispõe a seguinte tabela de
coeficientes de carga:
Quadro 5.4 - Valores sugeridos para o fator de carga.
Serviço Wf mínimo
Operação suave sem impacto 1,0 ~ 1,2
Uso normal 1,2 ~ 1,5
Vibração ou impacto 1,5 ~ 3,0
114
Portanto o valor do carregamento estático sobre as guias coresponde a soma
do valor da força total de furação e do valor do peso do conjunto, devidamente
corrigido pelo fator de carga, cujo valor adotado é de 1,5. Sendo assim a força sobre
o patins é calculada em:
F=1,5*1699,47=2549,20kgf
(5.9)
De posse do valor máximo que será exigido em uma situação de
carregamento estático parte-se para a tabela presente no catálogo do fabricante,
como no recorte que é apresentado na figura a segui, onde o tamanho do modelo
escolhido que possui o valor da capacidade de carga estática (Co) imediatamente
acima do valor que foi encontrado para a força sobre o patins ( F ) é pré-selecionado.
Caso sua capacidade de carga estática, ao ser corrigido pelo coeficiente de carga
estática permissível mantiver-se acima do exigido a guia é oficialmente adotada
como opção escolhida, não satisfeita a condição parte-se para o tamanho acima e
assim sucessivamente.
FIGURA 5.10 - Recorte das especificações técnicas modelo LH.
Os resultados da verificação em catálogo apontaram o tamanho 25 como
sendo apto a suportar o carregamento estático, pois seu valor corrigido pelo
115
coeficiente de carga estática permissível, adotado como 1,5 apresenta o seguinte
resultado:
oc
4600C = 3066,67 kgf1,5
(5.10)
Como Coc > F a guia tem capacidade de suportar a forca que o patins irá
transmitir para ela sem que ocorram deformações permanentes sobre a superfície
das pistas de rolamento.
Analisando apenas o momento em que os patins estão se movimentando
ocorre a situação que está relacionada com a capacidade de carga dinâmica, ou
seja, quando ocorre movimento relativo entre os componentes onde apenas o peso
do conjunto é suportado pelas guias, pois nessa etapa não existe esforço alguns por
parte da furação. O fabricante também exige a utilização de um fator de carga (o
mesmo que foi utilizado no carregamento estático) que considere aplicações que
possam envolver situações com vibração ou impacto sobre as guias.
Portanto durante uma situação dinâmica a força aplicada sobre o patins será o
peso do conjunto apoiado sobre as guias dividido pelo número de patins, o resultado
conta ainda com a multiplicação do fator de carga, no caso adotado como sendo o
limiar do uso normal situado 1,5. Logo:
wF =f *din
wnp
(5.11)
Onde:
Fdin = força sobre o patins na situação dinâmica [kgf];
wf = fator de carga [adm];
w= peso do conjunto sobre as guias [kgf];
np = número de patins na montagem [adm].
Substituindo os valores:
116
68,20F =1,5* 25,58kgf4din
(5.12)
Com a carga dinâmica é possível estimar a vida útil das guias para o
carregamento calculado, se o período de duração do conjunto satisfazer às
exigências do cliente e do processo a seleção está concluído, caso contrário é
necessário reconsiderar o tamanho da guia a ser utilizada ou adequar o layout
novamente, por exemplo, com maior numero de patins ou redistribuição das cargas.
Essa vida útil em horas de trabalho é estimada por:
3350*10 CLh= *60*V Fdin
(5.13)
Onde:
Lh = vida em horas;
V= velocidade [m/min];
C= capacidade de carga dinâmica [kgf].
O valor da capacidade de carga dinâmica encontra-se na mesma tabela
presente no manual do fabricante que apresenta os valores de carga estática, a força
dinâmica já é conhecida, basta acrescentar o valor da velocidade de trabalho que
como utiliza meios pneumáticos pode ser estimado para um valor máximo de 60
metros por minuto, sendo assim a equação preenchida resulta em:
33750*10 2612Lh= * 1,48*10 h
60*60 25,58
(5.14)
Tendo em vista que a guia é dimensionada para suportar os esforços estáticos
que são consideravelmente maiores que os encontrados durante a movimentação
dos patins sobre a guia, o valor obtido na equação anterior mostra que a vida útil
desse conjunto operando na situação dinâmica supera os 1600 anos de uso.
117
5.1.2 Seleção dos cilindros pneumáticos
No sistema está prevista a utilização de atuadores pneumáticos que realização
esforços para elevar e movimentar carga ao longo de um determinado curso,
contudo a capacidade desses cilindros está diretamente relacionada com suas
características o que exige uma avaliação da situação onde serão empregados para
determinar a escolha do atuador que melhor se adéqua a execução da ação.
A furadeira múltipla inclui a maioria dos atuadores presentes nesse módulo
construtivo, sendo os cilindros A, B e C elementos de acionamento pneumático e o
cilindro D um componente alimentado hidraulicamente, porém como esse último já
originalmente utilizado no equipamento conclui-se que sua capacidade de carga está
compatível com a aplicação.
Os cilindros A e B são responsáveis por manter a mesa de suporte elevada
para receber a peça deslizada pelo operador sobre os roletes, nesse caso além do
peso do conjunto que se movimenta pela ação dos cilindros também se inclui o
próprio peso do disco ou tambor. O valor estimado do conjunto pode ser obtido pela
avaliação das propriedades de massa, recurso oferecido pelo software utilizado, que
como pode ser observado a seguir, permite definir os elementos que são
selecionados para participar da avaliação.
118
FIGURA 5.11 - Avaliação da propriedade de massa suportada.
O valor almejado corresponde à soma de todos os carregamentos sustentados
que são divididos pelo número de cilindros que serão utilizados na montagem, seu
resultado é a carga que cada cilindro ira avançar, sendo esse um parâmetro crucial
para escolha do tamanho do atuador, representando esses termos na equação a
seguir obtém-se que:
,
mesa peçaA B
w ww
nc
(5.15)
Onde:
,A Bw = esforço solicitado sobre um único cilindro [kgf];
mesaw = carregamento resultante da mesa de suporte e periféricos [kgf];
peçaw = peso da peça [kgf];
nc = número de cilindros [adm].
119
Atribuindo o valor adquirido em software e inserindo um valor 35 kgf para
representar a massa disco ou tambor encontra-se como solicitação sobre um único
cilindro o resultado disposto na equação a seguir:
,
35, 00 6,73 20,87kgf 204,69N2A Bw
(5.16)
Com a dimensão de carga que é exigida é possível definir o diâmetro de
embolo necessário cilindro executar o movimento. A literatura disponibiliza as
equações exigidas em cálculos, assim como prove diretamente os dados de força
para cada tamanho padronizado por meio de catálogos e livros, contudo é possível
ainda usa recursos disponibilizados para melhorar e simplificar o processo de seleção
de cilindros como o software Dimens.
FIGURA 5.12 - Software de dimensionamento da Festo.
O resultado oferecido pelo software para um carregamento de 204,69 N com
uma pressão de trabalho de seis bares é um cilindro com diâmetro de êmbolo igual a
25 mm, cuja capacidade de carga utilizada é de 77,22 % do valor máximo alcançado
sob essas condições.
120
Contudo para garantir que os cilindros utilizados na montagem além de
suportarem a carga, consigam acelerar a massa a velocidades de trabalho produtivas
e previnam perdas de rendimento decorrente de possíveis quedas na pressão de
alimentação e do surgimento de forças de atrito decorrentes do desgaste natural dos
componentes, a seleção de um cilindro com maior capacidade torna-se plausível. A
utilização de um cilindro com êmbolo maior não prejudica a função de
movimentação, pois para a mesma condição de trabalho um cilindro com diâmetro
de êmbolo de 32 mm terá uma utilização de aproximadamente 42,41%.
No caso do cilindro responsável por movimentar todo o conjunto formado
pelos componentes que asseguram a fixação da peça no miolo guia até o ponto de
furação abaixo do cabeçote das furadeiras, o esforço passa a ser um pouco
diferente. Como o peso das partes móveis encontra-se basicamente sobre as guias
nesse caso a força necessária para que o cilindro consiga impulsionar o conjunto
estará restrita apenas a força contrária proveniente do atrito entre as superfícies dos
elementos rolantes, ou seja, as pistas de rolamentos dos patins e das guias lineares.
A força resultante do atrito nas guias lineares é definida por:
F = * *atri np w
(5.17)
Onde:
Fatri = força de atrito entre guias e patins [kgf];
np = Número de patins;
w= peso do conjunto sobre as guias [kgf];
= coeficiente de atrito da guia;
O peso do conjunto é o mesmo calculado anteriormente para seleção das
guias lineares onde se utilizou as propriedades de massa e catálogos para estimar o
peso dos componentes sobre as guias, embora a literatura apresente valores
diferenciados, para as guias lineares e elementos rolantes constituídos de aço o
coeficiente de atrito de rolamento entre as superfícies lubrificadas corresponde é em
121
média 0,009, incluído ainda a quantidade de patins que são usados na montagem
obtém-se o resultado da equação a seguir:
F =4 * 62,20* 0,009 2, 24kgf 21,96Natri
(5.18)
Como era de se espera o esforço para movimentar os componentes sobre as
guias é muito baixo devido a eficiência com que as guias lineares reduzem o atrito
entre os elementos que possuem deslocamento relativo. Contudo deve-se
considerar que além de simplesmente vencer o atrito entre as guias é necessário
superar a inércia associada a massa para que a aceleração promovo o
desenvolvimento de uma velocidade considerável dos corpos que serão movidos,
logo a exigência sobre o cilindro corresponde, além da força de atrito, a força
necessária para acelerar a estrutura e a peças até a posição desejada. A equação a
seguir relaciona as soma das parcelas envolvidas nos esforços de movimentação
como sendo:
F F FCC atri acel
(5.19)
Onde:
FCC = força exigida do cilindro C [N];
Facel = Força necessária para acelerar os elementos móveis [N];
Segundo os conceitos da física a força para movimentar um determinado
corpo pode ser descrita como sendo a massa desse corpo vezes a aceleração sofrida
por ele, com isso tem-se a seguinte equação:
F *acel conjm a
(5.20)
Onde:
conjm = massa dos elementos móveis [kg];
a = aceleração necessária no projeto [m/s²];
122
Considerando que o cilindro apresenta em curso de 0,4 metros e se deseja
que sua movimentação seja a mais rápida possível, atingindo as velocidades de
trabalho proporcionadas pela pneumática, pode-se estimar que uma aceleração
média de 2,5 m/s² esteja dentro de níveis elevados de movimentação para uma
massa cujo valor pode ser associado ao peso do conjunto, descrito em seções
anteriores, que é impulsionado pelo cilindro. Aplicando os valores na equação
anterior obtém-se a força necessária (em função da inércia) para realização da
movimentação feita pelo cilindro C.
F 62,20 * 2,5 155,50 Nacel
(5.21)
Aplicando esse valor junto a valor de atrito:
F 21,96 155,50 177,46 NCC
(5.22)
Portanto para o dimensionamento do cilindro C, que leva a peça para baixo do
cabeçote da furadeira múltipla, é considerada a atuação de uma força com
intensidade de 177,46 N que está presente tanto no movimento de avanço quanto
de retorno.
Como a exigência ocorre também no retorno é aconselhável selecionar o
cilindro pela força teórica de retorno, que é menor que a força desenvolvida durante
o movimento de avanço. Para um cilindro normalizado com diâmetro de êmbolo com
32 mm promove uma força de retorno teórica de 414,69 N sob uma pressão de seis
bares, portanto esse cilindro apresenta uma taxa de utilização de 42,79%, embora o
dimensionamento elevado desse cilindro possa ser justificado quando comparado
com o tamanho imediatamente abaixo que teria utilização com mais de 71,0%, nível
muito próximo ao exigido.
Considerando os valores de diâmetro de embolo encontrados anteriormente e
com as características que são exigidas no projeto, como por exemplo, espaço
disponível, exposição a ambientes agressivos entre outros são obteve-se os
seguintes resultados:
123
a) Cilindros A e B
Responsáveis por elevarem a peça e os componentes que lhe dão suporte,
necessitam ser compactos para ocuparem pouco espaço quando estão na área
onde ocorre a usinagem devido à existência do cabeçote motriz da furadeira a
imagem do seu catálogo pode ser conferida a seguir:
FIGURA 5.13 - Cilindro compacto ADN.
Modelo: ADN;
Curso: 200 mm;
Diâmetro de êmbolo: 32 mm;
Fabricante: Festo;
Código do produto: 536267 ADN 32 200 A PPS A.
b) Cilindro C
Responsável por enviar a peça para a área de usinagem juntamente com os
componentes que estão apoiados sobre as guias lineares, também tem
objetivo de retonar o conjunto após a furação para retirada e reposição de
nova peça, processo realizado manualmente pelo operador. A figura a seguir
retirada do catalogo do fabricante ilustra as características desse atuador.
124
FIGURA 5.14 - Cilindro DNC.
Modelo: DNC;
Curso: 400 mm;
Diâmetro de êmbolo: 32 mm;
Fabricante: Festo;
Código do produto: 163329 DNC 32 400 PPV A.
5.1 VÁLVULAS E ACESSÓRIOS
Os atuadores necessitam de elementos que atuem no controle e acionamento
de suas ações, em geral essa tarefa é atribuída a um conjunto de dispositivo e
acessório que estão listados a seguir.
5.1.1 Válvulas direcionais e reguladoras de fluxo
Aplicadas na modificação do estado do cilindro, as válvulas direcionais
controlam o fluxo de ar enviado por meio da ativação dos solenoides (bobina
eletromagnética) controlados eletricamente. Devido à utilização do método para
elaboração do circuito lógico que comandas as ações do sistema, são utilizadas
exclusivamente válvulas de simples solenoide, modelo Tigre Clássica.
125
Válvulas pneumáticas de grande vazão e apropriadas para montagem em manifold. Estas válvulas de assento oferecem grande resistência ao desgaste, maior durabilidade e confiabilidade. (Festo, 2003).
FIGURA 5.15 - Representação da válvula Tigre.
As válvulas reguladoras são aplicadas no controle de fluxo em uma única
direção limitando a vazão de ar que sai durante a exaustão do cilindro,
consequentemente atuam na redução da velocidade de avanço ou de retorno
dependendo da montagem empregada, contudo tendem a reduzir a força do cilindro
em função da perda de carga que ocasionam.
FIGURA 5.16 - Representação da reguladora de vazão.
5.1.2 Conexões rápidas e tubos flexíveis
Estão incluídas nesse tópico as conexões que são utilizadas como entradas e
saídas das vias presentes nas válvulas direcionais, que controlam os fluxos de ar
comprimido entre os componentes do sistema pneumático com auxilio de tubos
flexíveis que atuam como meio de transporte ao longo da instalação.
A fim de facilitar os processos de montagem e futuras manutenções é
emprega a tecnologia de conexão do tipo Quick Star (QS) da figura a seguir que
126
atuam baseadas no princípio construtivo push-pull, uma forma rápida de conexão
que pode ser realizada inclusive sem auxilio de ferramentas.
FIGURA 5.17 - Conexão QSL-G1/8-6.
As conexões trabalham em conjunto com os tubos flexíveis de diâmetro
externo calibrado em 6 mm que são fabricados em poliuretano, material de uso
geral muito flexível e resistentes a dobras o que permitir ser utilização em ambientes
com pouco espaço físico. O modelo selecionado sob o código PUN-6x1-BL é
disponibilizado na cor azul e possui compatibilidade com as conexões rápidas QS.
5.1.3 Consumo de ar do sistema
127
FIGURA 5.18 - Software Air Consumption 1.6.0.
5.2 LISTA DE COMPONENTES
5.3 CUSTOS DOS COMPONENTES
5.4 TESTES E VALIDAÇÃO DO PROJETO
Cada módulo apresenta características próprias que descrevem seu
funcionamento assim com a interação com o usuário ao longo do funcionamento,
claro que essas características funcionais estão ligas diretamente a forma como o
sistema se comporta e por isso necessitam de atenção especial durante sua
elaboração.
Antes a construção física de produto é conveniente utilizar os recursos
disponíveis para tentar prever o comportamento dos arranjos que estão presentes a
fim de garantir um bom funcionamento, diminuição dos recursos envolvidos e
minimização de possíveis imprevistos.
No aspecto eletropneumático, a instituição disponibiliza o software FluidSim
apresentado na figura a seguir, que permite a construção de circuitos pneumáticos
com a possibilidade de se inserir válvulas, atuadores, blocos lógicos e com a
vantagem de poder simular o funcionamento dos circuitos desenhados. Com ele é
possível realizar uma análise do circuito em modo totalmente virtual antes de
qualquer teste prático.
128
FIGURA 5.19 - Software FluidSim 3.6.
Durante o processo de simulação o software indica por meio da movimentação
dos cilindros de modificação da posição de comutação das válvulas o acionamento da
parte pneumática do circuito, que é precedida das mudanças que ocorrem nos
contatos elétricos que ao fecharem o circuito de alimentação tornam as linhas
vermelhas para destacar a energização de cada parte da simulação.
5.4.1 Acionamento e simulação: módulo furadeiras
A simulação que rege o funcionamento do circuito aplicado na furadeira
múltipla, mostrada na figura a seguir, é composta por um bloco superior que
agrupas as bobinas dos relés, contatos dos relés, chaves de fim de curso e botões de
acionamento e pelo bloco inferior onde se encontra os cilindros e válvulas 5/2 vias de
simples solenoide.
129
FIGURA 5.20 - Cadeia estacionária, módulo furadeiras.
Na simulação o botão representado pela chave de acionamento manual com
retenção SO é corresponde ao acionamento geral da etapa e dos demais pontos de
trabalho da linha, sendo uma das condições inicias que permite a partida do sistema
que também depende do acionamento de S1, um botão de impulso (que não possui
130
retenção) que é acionado pelo operador para baixar e posicionar a peça sobre o
miolo guia.
As condições que completam o acionamento da bobina K1, que caracteriza o
passo de mesmo número são o acionamento do fim de curso A1 do cilindro A e o
contado normalmente fechado de relé K6, que corresponde ao último passo do
sistema. Quando completado o acionamento do passo K1 ocorre à habilitação do
passo seguinte que é realizado quando as condições de fechamento do fim de curso
A0 e de acionamento do botão S2 são satisfeitas.
O botão S2 citado anteriormente é comandado pelo operador no momento em
que tem a peça devidamente posicionada e travada sobre o miolo guia e pode ser
enviada para baixo de cabeçote da furadeira múltipla. O acionamento dos botões não
alimenta diretamente as eletroválvulas, na verdade os contatos dos relés que são
energizados é que realiza a ligação do solenoide presente nas válvulas a linha de
energia, etapa localizada na extremidade direita do bloco superior.
Ao final de todos os passos o sistema retorna a sua posição inicial e aguarda
novamente o comando do operado para recomeçar o ciclo.
5.4.2 Validação do projeto eletropneumático em bancada
Diferentemente dos demais projetos integradores desenvolvidos no curso de
Mecatrônica Industrial, neste módulo em especial, não são construídos protótipos.
Para validação do projeto, uma das tarefas mais importantes é a simulação em
bancada de toda lógica, envolvendo a tecnologia pneumática, que foi desenvolvida
na etapa do projeto preliminar.
Com o objetivo de assegurar que todas as temáticas abordadas no semestre
sejam aplicadas no projeto, optou-se pela utilização da tecnologia eletropneumática
para o acionamento dos circuitos. A seguir serão apresentados os componentes
utilizados na simulação, bem como as estratégias utilizadas para evitar erros ao
longo do processo.
As bancadas utilizadas para a montagem dos circuitos são disponibilizadas
pela instituição, elas são desenvolvidas pela FESTO que ao longo de muitos anos é
uma importante fabricante de equipamentos para fins didáticos, com o objetivo de
131
treinar profissionais e estudantes nas áreas de hidráulica, pneumática e
eletropneumática. Estruturalmente as bancadas são constituídas de painéis de
alumínio com rasgos equidistantes a 50 mm, com o objetivo de garantir a rápida
fixação dos componentes, além disso, esses painéis são de tampo duplo, o que
permite a montagem de circuitos tanto na parte frontal quanto na traseira da
bancada. Na parte superior há um bastidor que visa abrigar os componentes
eletroeletrônicos de acionamentos.
FOTO DA BANCADA
FIGURA 5.21 - Bancada de testes.
Os componentes eletroeletrônicos de comando são um conjunto formado pela
placa de botões de comando elétrico, distribuidor elétrico, botão de emergência
entre outros. Cada bloco possui três reles, sendo que cada relé dispõem de dois
contatos normalmente fechados (NF) e outros dois normalmente abertos (NA). A
placa de botões na figura a seguir, com comando elétrico apresenta dois botões de
impulso (com dois contatos Na e dois NF), e um com trava que também é dotado de
dois contatos Na e dois NF.
FOTO PLACA DE BOTÕES
FIGURA 5.22 - Placa de botões.
Seguindo a apresentação dos componentes eletroeletrônicos de comando, o
próximo consiste no distribuidor elétrico, que é formando por seis bornes de
distribuição positiva e seis de negativa, além de contar com um sinalizador sonoro e
indicadores luminosos. Já o botão de emergência, estruturalmente consiste em um
botão do tipo cogumelo com trava com um contato normalmente aberto e outro
normalmente fechado. Esses componentes podem ser observados na figura abaixo:
FOTO BLOCOS DE DISTRIBUIÇÃO E BOT. EMERGÊNCIA
FIGURA 5.23 - Blocos de distribuição e botão de emergência.
132
Conhecidos os componentes eletroeletrônicos de comando, a próxima etapa
consiste na apresentação dos componentes que formam o circuito, são eles: cilindros
de dupla ação, eletro válvulas direcionais 5/2 vias simples solenoide, chave de fim de
curso, reguladora de fluxo, mangueiras de alimentação e por último os cabos do tipo
banana-banana.
Os cilindros de dupla ação são assim caracterizados por ter avanço e retorno
pneumáticos, neste projeto que utiliza a tecnologia eletropneumática, eles são
comandados por eletroválvulas direcionais 5/2 vias simples solenóide. Esses
dispositivos recebem esta nomenclatura, pois apresentam cinco vias de trabalho e
duas de comando, sendo acionadas quando o solenoide presente em sua composição
é energizado por uma tensão de 24 V. As chaves de fim são dispositivos acionados
mecanicamente, tendo retorno por mola.
O ar comprimido por sua vez, é conduzido para os cilindros e válvulas através
mangueiras flexíveis, fabricadas em poliuretano, de diâmetro interno de 2,6 mm e
externo de 4,0 mm. Já as conexões elétricas são feitas por cabos de
aproximadamente 4,0 mm de diâmetro (incluindo isolamento), com conectores do
tipo banana.
Para finalizar, a simulação dispõe de alguns passos importantes para que o
resultado seja o melhor possível com a mínima ocorrência de erros. Primeiramente
são colocados os componentes do circuito na bancada, sempre buscando a melhor
disposição dos mesmos no espaço, para facilitar a colocação dos cabos e
mangueiras. A cada passo do circuito elétrico montado, deve-se testar o
acionamento dos relés, em seguida é feito o acionamento manual dos fins de cursos.
Não tendo erros ao longo da execução destes passos, são conectadas as
eletroválvulas e por último é feito o teste completo do circuito com a presença de ar
comprimido.
5.5 CONCLUSÕES A RESPEITO DA CONCEPÇÃO IDEAL
Desde a fase do projeto conceitual, onde foi desenvolvida a concepção do
produto, a equipe de projeto vem trabalhando com duas frentes de desenvolvimento,
no que diz respeito principalmente à etapa de usinagem das peças na entrada da
133
linha. Visando propor à empresa uma concepção com forte caráter automatizado,
foram pesquisadas opções para este fim, e optou-se pela utilização de um centro de
usinagem que reunisse todas as etapas envolvidas no processo.
Baseado então em um modelo hipotético de um CNC, foi possível otimizar o
processo de tal forma que a intervenção manual fosse quase que nula. Neste modelo
idealizado pela equipe, o magazine de ferramentas do CNC se movimentava
realizando os processos de furação, rosqueamento, enquanto a mesa que fixava as
peça ao longo do processo permanecia estática. Assim foi possível desenvolver um
conjunto de mecanismos, partindo da utilização de esteiras e cilindros pneumáticos,
que proporcionassem a entrada, posicionamento e retirada das peças.
Em uma das reuniões com os clientes para a apresentação do andamento do
projeto, foi informada ao grupo a compra de um CNC. Trata-se do modelo DT-1
(figura a seguir), da empresa Hass, um centro de furação e roscagem compacto e de
alta velocidade de operação. Foram, então, solicitadas informações sobre a máquina
para a continuidade do projeto. Ao recebê-las, a equipe deparou-se com uma
máquina cujo principio de funcionamento diferente daquele que se havia idealizado,
e por consequência muitos dos mecanismos desenvolvidos para o antigo modelo de
projeto não se adaptaram a este. O principal fator de diferenças é que a máquina
opera com a movimentação da mesa ao longo do processo de usinagem, o que
tornaria difícil, por exemplo, a colocação de uma esteira em seu interior, como se
havia projetado.
134
FIGURA 5.24 - Centro de usinagem Hass.
Visando encontrar uma nova solução para que o processo seja automatizado,
e principalmente buscando mecanismos que reduzam a interferência dos operadores,
a equipe de projeto encontrou equipamentos da empresa Minaco destinados a atuar
como um sistema de alimentação de peças para máquinas como centros de
usinagem. Analisando-se estes equipamentos, encontrou-se um que é destinado
especificamente para o DT-1 da Hass.
Combinado a grande eficiência do DT-1 , o ADT-1SD apersentado na figura a
seguir, proporciona maior produtividade com alta velocidade. Segundo o fabricante,
são levados aproximadamente 6,5 segundos para a troca das plataformas onde são
relizados os processos de usinagem. Nessas plataformas poderão ser colocadas
morças para fixar os disco enquanto são usinados. Após a usinagem, o disco pronto
deve ser levado para o posto seguinte da linha de produção. Para isso pode ser
colocada, por exemplo, uma esteira automática posicionada entre a saída do
alimentador de peças e a entrada posterior da linha.
135
FIGURA 5.25 - ADT-1SD.
REFERÊNCIAS
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137
INMETRO. Regulamentos Técnicos Metrológicos e de Avaliação da Conformidade. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/legislacao/>. Acesso em: 06/08/2011. KONE INDUSTRIA DE MÁQUINAS LTDA. Catálogos. Disponível em: <http://www.kone.com.br/novo/furadeiras_de_bancada.php> Acesso em: 11/08/11. MECATRÔNICA ATUAL. Automação industrial e robótica. Disponível em: <http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/569>. Acesso em 11/08/11. MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. Normas Regulamentadoras. Agosto de 2011. Disponível em: <http://www.mte.gov.br/legislação>. Acesso em: 08/08/2011. NSK BRASIL LTDA. Guias Lineares de Esferas Recirculantes / Guias Lineares Série LH. Disponível em: <http://www.nsk.com.br/5_1_2_GuiaSerieLH.asp>. Acesso em: 02/11/2011. SIMPLES SOLUÇÕES. Tradução Livre da ABNT NBR ISO 9001:2008 – uso exclusivo em treinamento. Disponível em: <www.simplessolucoes.com.br>. Acesso em: 08/08/2011. HOW STUFF WORKS. Sistema de frenagem por ABS. Disponível em: <
http://carros.hsw.uol.com.br/freios-abs.htm>. Acesso em: 08/08/2011.
HOW STUFF WORKS. Sistema de frenagem por disco de freio. Disponível em: < http://carros.hsw.uol.com.br/freios-a-disco.htm>. Acesso em: 08/08/2011.
APÊNDICES
APÊNDICE A – CASA DA QUALIDADE – QFD
APÊNDICE B – IMAGENS DA CONCEPÇÃO ADOTADA
141
APÊNDICE C – DIAGRAMA FUNCIONAL COMPLETO
143
ANEXOS
ANEXO A – DIMENSÕES DOS DISCOS E TAMBORES
ANEXO B – LAYOUT DIMENSIONAL DAS EMBALAGENS
ANEXO C – DIMENSIONAL DA LINHA
ANEXO D – TABELA DE AVANÇOS, CATÁLOGO DORMER.
159
ANEXO E – ESPECIFICAÇÕES DOS COMPONENTES PNEUMÁTICOS.
161
162
163
164
165
166