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Samuel Damas Teixeira Estudo e Caracterização da Fiabilidade de

1. ps Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 151 Anexo B B10 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 3437 7 936 1 CT 49 F1 X 60 F1 COLOC TEC COLOC TEC 936 1 3437 1 X60 Fl CT 42 FI COLOC TEC COLOC 9437 1 936 2 CT 42 F1 X 54 F1 PEGO COLOC TEC COLOC TEC 3036 2 0437 2 X 54 FI PEG CT 43 FI COLOC TEC COLOC 3037 2 3436 3 CT 43 F1 PEG X 55 FI PEGO COLOC TEC COLOC TEC 3036 3 3037 3 X 55 FI PEG CT 44 F1 PEG COLOC TEC COLOC Li 3037 6 3036 7 CT 46 FI PEG X 59 F1 PEGO COLOC TEC COLOC TEC 3036 7 937 4 X 59 F1 PEG CT 47 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 3437 4 3037 0 CT 47 F1 PEG X 62 F1 PEGO COLOC TEC COLOC TEC 3937 0 3437 7 X 62 FI PEG CT 49 F1 COLOC TEC COLOC D od B10 3 AC ES 9936 2 X 54 F1 PEG 9086 7 COLOC V A2 0 3036 2 454 FI PEG 0088 5 COLOC TEC NA 4 7836 3 55 FT PER COLOC TEC 0936 5 uw FI PES 9489 1 COLOC V WI36 6 X 58 F1 COLOC 3936 6 X 58 F1 PEG 188 2 COLOC V A6 1 ps pe Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 152 Anexo B B11 SFC2 F1 2 SFC CONVEYOR FRONT B11 1 CONDI ES D
2. 12 Figura 11 Esquema de trabalho para obter a solu o de uma necessidade 15 Figura 8 Exemplo de uma sequ ncia segundo o formalismo SFC 30 22 Figura 9 SFC elaborado no Automation Studio para o Projeto de 23 Figura 10 Exemplo ai 24 Figura 11 Recetividade ap s m ltiplas etapas de acordo com 3 23 24 Figura 12 Etapa de acordo com 4 23 terra menn 25 Figura 13 Dispositivo final desenvolvido no SolidWorks 2013 29 Figura 13 Programa Festo PARTdataManager 2012 r 30 Figura 15 Vista de topo e trontal da tecla D io o e iia 31 Figura 16 Manipula o da tecla 075 com uma Qarra eee 31 Figura 17 Inexist ncia de paralelismo entre faces da 0004000 2 32 Figura 18 Manipula o de teclas com a Garra na horizontal a 32 Figura 19 Suporte de teclas nr 33 Figura 20 Altera o ao Suporte de teclas 32 Figura 21 Contacto entre as mandibulas e o f nt 34 Figura 22 Diversos tipos de ventosas 11 nana Hen 34 Figura 23 Ventosas
3. Me Figura 23 Ventosas Planas redondas 16 A nica diferenca entre as ventosas planas circulares e ovais que as ovais s o usadas quando as pecas a serem manipuladas s o mais esbeltas e como tal a rea dispon vel para efetuar o v cuo menor 15 Figura 24 Ventosas Ovais 17 As ventosas com foles permitem um bom ajustamento para superf cies desiguais compensando alturas diferentes fornecendo deste modo um efeito de elevac o durante a succ o As principais aplicac es para este tipo de ventosas incluem essencialmente componentes curvos em que a exatid o de posicionamento n o seja demasiado elevada 15 4 Figura 25 Ventosas com Foles 18 Posto isto o tipo de ventosas mais adequadas para a aplicac o desejada s o as ventosas planas redondas Uma vez que as ventosas possibilitam a manipulac o das teclas sem existir imcompatibilidades geom tricas foi feito um breve estudo acerca das forcas envolvidas para efetuar a succ o das teclas Utilizando a refer ncia VAS NBR SI da Fes o para um diam tro de oito mil metros a for a te rica de succ o dada pela equac o 3 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 35 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido F PxA 3 F For a te rica de suc o N P Press o de v cuo N A rea de suc o da ventosa A ventosa necess ria que abranje a maior rea poss
4. a OR 78 Figura 71 Painel Frontal no conveyor na een 78 Figura 72 From na posicao d e testede teclas aoctor a 9 Figura 73 Conjunto a rodar pelo Servo Motor ser eene 9 Figura 74 Dimensionamento e escolha do Servo Motor respons vel pela rota o do conjunto 80 Figura 75 baco de sele o do cilindro pneum tico ne 81 Figura 76 Posi o critica para a flex o da haste eco eot emt eo tt sad caso 81 Figura 77 Unidade de calcamento de 5 11 2 100 een 82 Figura 79 Awador oscura 83 Figura 79 Figura 80 XIV Figura 81 Figura 82 Figura 83 Figura 84 Figura 85 Figura 86 Figura 87 Figura 88 Figura 89 Figura 92 Figura 93 Figura 94 Figura 95 Figura 96 Figura 97 Figura 98 Mestrado Engenharia Mec nica Posicionamento dos SMAC s em fun o dos atuadores DFME 85 Codifica o dO posicionamento dos SMAC caesa dads e tu At Sal o Oa 96 Baliza d CCOO d dus uu ditata fid 96 Fenil de velocidade racelera o BOSICaO uu uu uyu eee o Ecos EL E LUE OE fuut 88 Estorcos node 89 Botoneira ABACO Di 97 Botoneira ZB5AW343 27 did 97 Botones vb AAA A NA 97
5. Figura 73 Guias EGC na posi o 2 e EGSL na posi o O Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 15 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 14 Tempos inserir as ltimas teclas Posic o Atual Posic o desejada Tempo s DZF 0 DZF 1 e tornar a DZF 0 Total 0 77 Inseridas todas as teclas e ainda com as guias EGC na posi o 2 e as guias EGSL na posi o 0 as guias reposicionam se para reiniciar o processo enquanto o conveyor do front avan a para fazer chegar um novo painel frontal da que este tempo n o seja contabilizado para o ciclo A Tabela 15 apresenta o somat rio dos tempos de todos os passos de uma forma sucinta Tabela 15 Tabela resumo do tempo de ciclo para o est gio de inser o de teclas tum Tompot Posicionar as guias EGSL no suporte de teclas e efetuar a manipulac o das teclas e retornar para a posic o O para inserir no Font Posiciona as guias EGC na posic o 2 e insere 1 tecla em simult neo em cada um dos lados Posiciona as guias EGC na posic o 1 e insere 3 teclas 1 3 em simult neo em cada um dos lados Em suma tr s segundos um tempo bastante ambicioso para a inserc o das teclas embora os c lculos tenham sido feitos com base no m ximo das propriedades do Servomotores No entanto temos um tempo m nimo dos tr s segundos e se este tempo for muito mais curto que o de teste de Estudo da Fia
6. 395b 01 PRI Figura 39 Recorte do desenho t cnico numa das extremidades As cotas entre os centros das teclas s o importantes de se obter para posteriormente se programar os motores das guias e saber se qual a dist ncia que tem que se movimentar para a 153207 Figura 40 Somat rio de Cotas nominais resultantes da Figura 39 entre os centros das teclas inser o das teclas no devido s tio 48 45 0 2 15 8 0 2 Se compararmos a Figura 39 com a Figura 40 na Figura 39 as toler ncias dadas s o de 0 1mm enquanto na Figura 40 s o de 0 2 mm A raz o pela qual a toler ncia aumenta quando se tira as cotas entre os centros das calhas do front devido ao facto de se estar a tirar cotas dimensionais entre dois pontos de refer ncia centros das calhas enquanto que na Figura 39 apenas existe a toler ncia entre um ponto de refer ncia sendo que neste ultimo caso as cotas apenas se podem desviar 0 1 mm em relac o a esse ponto de refer ncia Para a dist ncia entre centros das calhas se fizermos a diferenca entre as cotas dimensionais na toler ncia minima e m xima d os 0 2 mm Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 47 Cap 6 Projeto Detalhado L m 40 4 40 5 40 6 48 25 48 45 48 65 7 95 5 7 85 1 953 8 05 Figura 41 Esquema explicativo para a altera o de toler ncias Na Figura 41 encontra se exemplificada a varia
7. AMA HA 9181 3 66 4 X 34 F1 18 7 387 1 1 x 55 F1 1 COLOC EMERGENCIA CT 47 F1 1 44 5 135 6 9418 7 3871 2 213 F1 1 x cH F3 7 EMERGENCIA CT 13 F1 1 033 3 135 3 X 61 F1 PEGO 9418 7 2871 3 FT T COLOC TEC EMERGENCIA CT 2 F1 1 66 2 7010 4 418 7 9076 6 X 40 Fl T STOP EMERGENCIA CT 30 F1 1 790 4 9918 7 WI7 6 7 STOP EMERGENCIA CTA F1 1 3970 6 3918 7 177 0 E 2 1 Jl g EMERGENCIA CT 46_F1_1 9970 7 7918 7 3977 1 c B rm 7 EMERGENCIA CT 48 F1 1 A A Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 57 B13 3 ACOES 3066 6 X amp FIT 9468 1 X 44 F1 1 9469 4 X25 FIT 9466 6 RA FIT WI68 1 X 44 F1 1 9469 4 pO SUMA 9466 7 RAT 7068 2 X 45 FT 1 467 7 169 2 SI FI 7007 0 5 2 32 FT 70167 7 74 FT T 169 2 p r FT A 170 5 67 2 20 FI 7968 5 X uw FT 7 7007 0 0 35 11 183 0 E 1 L 1083 4 EGC E L 7989 4 V EGC EO 186 0 V EGSL D 0 EL WI9 0 3 V EGSL D 90 2 V EGSL D E Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio Anexo B 158 Anexo B B14 SFC2 F1 2 TAPETE_SUP_TECLAS B14 1 CONDI ES DE TRANPOSI O DAS TRANSI ES 140 3 9
8. Figura 62 Posi o O das guias EGSL Figura 63 Posicionamento das guias EGSL para o primeiro painel frontal de um total de tr s Para a configura o representada na Figura 63 a codifica o usada seria EGSL E 1 e EGSL D 3 Figura 64 Posicionamento das guias EGSL para o segundo painel frontal de um total de tr s Na Figura 64 a codificac o para este caso seria EGSL E 2 e EGSL D 2 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 65 Cap 6 Projeto Detalhado Figura 65 Posicionamento das guias EGSL para o terceiro painel frontal de um total de tr s Na Figura 65 a codifica o seria EGSL E 3 e EGSL D 1 Quando o ciclo atinge esta situa o o conveyor do suporte de teclas entra em rota o para que chegue um novo suporte com teclas para mais tr s fronts Quanto s guias EGC estas v o ter 3 posi es definidas Na primeira posi o Figura 67 coloca todo o conjunto apto a pegar nas teclas na segunda posi o coloca o conjunto pronto para inserir tr s teclas de cada lado em simult neo e por fim a posi o tr s para colocar a ultima tecla EIE Direcao da Guia Posicao da Guia Figura 66 Codificac o do posicionamento das guias EGC Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 66 Cap 6 Projeto Detalhado Figura 67 Posic o inicial para as guias EGC A codifica o para este posicionamento seria E
9. O DO TIA PORTAL V11 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 139 Anexo B Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 140 B1 AMBIENTE GR FICO DO TIA PORTAL V11 TA Siemens Tese Project Edit View nse Options pols O El save projet 5 M 5 o 4 Devices OO PLC 1 CPU 412 2 DP Device configuration N Online amp diagnostics Program blocks lli Add new block dE F2 START_STOP 081 5 1 F2 1 PREP OB10 F2_CONVEYORS F81 5 1 F1 PEG COL TECLAS 2 TECLAS FB4 5 1 F1 PEG COL TECLAS 6 TECLAS F1 PEG COL TODAS TECLAS FB13 5 1 F1 TESTE TECLAS FB11 SE 5 1 F2 TESTE TECLAS FB2 SE SFC2 F1 1 GRAFCET PRINCIPAL FB12 a SFC2 F1 2 POSIC GUIAS 2as ULT TECLA XE SFC2 F1 2 POSIC GUIAS P INS TECLAS XSFC2 F1 2 SFC POSIC GUIAS 1o CICLO 5 2 F1 2 SFC POSIC GUIAS 20 CICLO SE SFC2 F1 2 SEC TAPETE FRONT FB5 5 2 F1 2 TAPETE SUP TECLAS FB6 E Technology objects r gj External source files v Lg PLC tags 3 Show all tags ll Add new tag table ES 5 F2 TESTE TECLAS 121 a F2 CONVEYORS 24 F2 START STOP En SFC1_F1_PEG_COLOC_TECLAS 144 Sl SFC1_F1_TESTE_TECLAS 113 Ll 5FC1_F2_1_PREP 141 E SFC2 F1 1 GRAFCET PRINCIPAL 87 SFC2_F1_2 119 PLC data types Details view El E
10. I 8 E E E Samuel Danes UMinho 2013 Universidade do Minho Escola de Engenharia Samuel Damas Teixeira Estudo e Caracteriza o da Fiabilidade de um equipamento de teste da qualidade final do funcionamento dos botoes dos Auto R dios dezembro de 2013 IN V wA ke Universidade do Minho Escola de Engenharia Samuel Damas Teixeira Estudo e Caracterizacao da Fiabilidade de um equipamento de teste da qualidade final do funcionamento dos bot es dos Auto R dios Tese de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Mec nica Trabalho efetuado sob a orientac o do Professor Doutor J os Mendes Machado dezembro de 2013 DECLARA O Nome Samuel Damas Teixeira Correio eletr nico 55803 Tel Tlm 914190510 N mero do Bilhete de Identidade 13824988 T tulo da dissertac o Estudo e Caracterizac o da Fiabilidade de um equipamento de teste da qualidade final do funcionamento dos bot es dos Auto R dios Ano de conclus o 2013 Orientador es Professor Doutor Jos Mendes Machado Designa o do Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia rea de Especializa o Tecnologias de Manufatura Escola Escola de Engenharia Departamento Departamento de Engenharia Mec nica E AUTORIZADA A REPRODU O INTEGRAL D
11. Sequ ncia de trabalho das guias lineares 51 0 2 64 Tabela 8 Dist ncia entre os setpoints e a origem da guia linear 70 Tabela 9 Tempos entre pontos ae ana E a a a E 72 Tabela 10 Dist ncia entre os set points e a origem da linear EGSL eee 3 Tabela 11 Resultados de velocidades acelera es e tempos para as guias EGSL 73 Tabela 2 Tempos para a Sula Eolica 74 Tabela 13 Tempos para inserir 3 teclas em 1 Hen 75 Tabela 14 Tempos para inserir as ltimas teclaS 11 eee 76 Tabela 15 Tabela resumo do tempo de ciclo para o est gio de inser o de teclas 76 Tabela 16 Caracteristicas do Servo Motor 5 100 440 66 80 Tabela 17 Propriedades do atuador 83 Tabela 18 Posicionamento dos atuadores 5 83 Tabela I9 Proprnedades do3SMACG 5 uy y a dd uel 85 Tabela 20 Vari veis de funcionamento dos SMAC s rra 95 Tabela 21 Tabela para as codifica es deslocamento para atuadores 90 Tabela 22 Tempos para os atuadores DFME 90 Tabela 23 Distancia
12. o de manuseamento como foi explicado no subcap tulo 5 1 1 Posto isto as modificac es que foram feitas ao suporte tendo em considerac o as restric es impostas foram todas a pensar numa otimizac o do tempo necess rio para pegar nas teclas e desloca las para a devida posi o de inser o no front mas tamb m altera es que permitissem um maior rigor de posicionamento das teclas no suporte de modo a t las sempre no mesmo setpoint e permitir um alinhamento com o eixo das ventosas tal como dito 5 1 2 No entanto a principal altera o foi a ordem de coloca o das teclas na qual se tentou coloca las no suporte com as dist ncias entre as calhas que existem no painel frontal de modo a que quando fosse para inserir as teclas se conseguisse introduzir com o m nimo de movimentos poss vel por parte das guias sendo que o ideal seria os mecanismos de manipula o das teclas conseguissem pegar e posteriormente largar todas as teclas em simult neo Por m n o foi poss vel ter no suporte uma Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 60 Cap 6 Projeto Detalhado r plica das dist ncias entre as calhas do front devido a ser necess ria uma dist ncia m nima entre as teclas para que seja poss vel a pintura de todas as superficies visto que no painel frontal tr s das teclas est o praticamente juntas como a Figura 39 demonstra Posto isto fez se uma an lise das dimens es do suporte d
13. 429 1 418 7 459 4 w SB Eq iu b_1 EMERGENCIA CT 44 F1 1 TT WI58 7 9029 1 7018 7 165 5 o FW 4 1 EMERGENCIA F1 3 LP 9459 0 7928 7 7018 7 165 6 X 59 F 17r 20 EMERGENCIA PLA 59 1 7919 4 7018 7 7065 7 X 60 F1 1 TT aT EMERGENCIA SL SB PS UT TU HA S O n YA Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 154 Anexo B 12 2 VARI VEIS ASSOCIADAS 5 ETAPAS 7065 7 7047 7 CESE FIA UK 37 FLAT 9947 7 959 2 ARPA CLARA 59 2 152 3 CT 43 F1 1 TT X16 F1 1 TP 952 3 9059 3 X16 Fl T TP CT 16 Fl 1 TT 159 3 952 4 CT 16 F1 1 TT X38 F1 1 TT 952 4 9459 4 X38 F1 1 TT CT_44_F1_1_TT l 65 4 958 7 CT 55 F1 1 TT X58 F1 1 TT 958 7 9165 5 X58 F1 1 TT CT 56 F1 1 TT 3065 5 959 0 CT 56 F1 1 TT X59 F1 1 TT 159 0 965 6 X_59_F1_1_TT CT 57 Fl 1 TP 965 6 959 1 CT 57 F1 1 TT X 60 F1 1 TT 959 1 965 7 X60 F1 1 TT CT_58_F1_1_TT D od B12 3 A ES 152 4 9991 1 X 38 F4 11TP V BC 0 3052 5 AZAFATA 3052 6 5C38 F1 1 TT 3052 7 X39 F1 1 3053 4 x24 Fi T TE 157 7 X 7_F1_1_TT 158 7 X 58 F1 1 TI 952 4 91 2 X_38_F1_1_TT BC a 3952 5 152 6 X 18 F1 T TT 952 7 ke E TT 53 0 X 20 F11 TT 953 4 X 24 1 1 TT 9054
14. Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 145 Anexo B B6 3 ACOES 9086 6 9086 5 V A1 1 A1 O E 9088 1 189 0 Ww AS 1 V A5 9087 6 188 5 A2 1 VAZA 18 2 4 0 9182 4 9194 0 m 1 b 9082 6 9082 7 TSP O TSP_ B7 SFC1 F1 PEG COL TODAS TECLAS B7 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES 7977 2 9181 4 FI 9817 1 7018 7 TET IL ICPREG COLOC TEC n EMERGENCIA COLOC TEC 166 0 X 37_F1_1 166 1 1 097 7 3 0081 5 X 9 F1 PEG 901 1 118 7 CT 1 F1 COLOC TEC 1207 EMERGENCIA COLOC 177 4 9581 6 1 F1 991 2 9918 7 CI Fi PEG COLOC TEC EMERGENCIA COLOC 77 5 181 7 X 17 F1 PEG 991 1 9818 7 CT 18 F1 PEG COLOC TEC 410 EMERGENCIA COLOC S 181 1 185 7 X 24 F1 PEG 2 7 9818 7 CT 25 Fl PEG COLOC TEC 380 EMERGENCIA COLOC TEC q HA HH 181 2 182 0 Xx 32 FI 418 CT 26 F1 COLOC TEC EMERGENCIA COLOC TEC 981 3 9086 1 X 34 F1 PEG 0066 4 7018 7 CT 27 F1 PEG COLOC TEC X 55 F1 1 EMERGENCIA COLOC TEC F sy A Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 146 B7 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 3486 1 70907 7 2 CT 27 F1 PEG X 33 F1 PEG COLOC C
15. e D O Com este posicionamento por parte da guia EGC a guia EGSL tem condi es para se posicionar para iniciar a manipula o das teclas Figura 68 Posi o 1 das Guias EGC Na posi o 1 Figura 68 das guias EGC o sistema de manipula o das teclas insere em simult neo tr s teclas de cada lado restando inserir duas teclas uma para cada lado codifica o a posi o representada na Figura 68 seria EGC E 1e EGC D 1 Figura 69 Posic o 2 das Guias EGC Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 67 Cap 6 Projeto Detalhado Na posi o 2 as guias EGC deslocam se de maneira a inserir a tecla que falta em cada um dos lados como a Figura 69 ilustra Posto isto o ciclo de trabalho generalizado o seguinte e Inser o do painel frontal e do suporte de teclas nos respetivos conveyor s e Avan o dos conveyor s at posi o de inser o das teclas front e Posicionamento das guias EGSL e EGC para a coloca o dos cilindros pneum ticos na posi o em que ainda existem teclas e Avan o dos 8 cilindros pneum ticos respons veis por efetuar a manipula o das teclas e Ap s umas fra es de segundo para se efetuar o v cuo os cilindros recuam para retirar as teclas do suporte de teclas e estarem numa posi o em que n o haja toques e provocar a queda da tecla e Recuo das guias EGSL para a posi o 0 para inserir as teclas no front e
16. ncia no valor final do tempo de ciclo e como a maioria dos atuadores s o el tricos o valor ser praticamente igual ao real uma vez que em atuadores el tricos n o existem flutua es de tens o ou amperagem que afetaria o rendimento dos atuadores como acontece com atuadores pneum ticos em que os tempos de ciclo podem ser influenciados pelas flutua es de press o na rede Para o c lculo dos tempos de trabalho de cada uma das guias lineares usou se o programa Festo Positioning Drives fornecido pela Festo que permite confirmar se as guias selecionadas aguentam com os esfor os a que est o sujeitas mas tamb m criar perfis de velocidade acelera o em fun o do tempo e do deslocamento e deste modo saber qual o tempo que uma determinada guia linear demora a atingir determinadas dist ncias e Cilindro Pneum tico Para o c lculo da velocidade dos cilindros pneum ticos recorreu se informa o contida nos cat logos do respetivo produto Para calcular a velocidade recorreu se equa o 4 4 perm Velocidade de impacto do cilindro m s Massa da haste 0 07 Kg Ma 0 06 Kg Massa a deslocar pelo cilindro E 0 1 J Energia de impacto 6 bar perm Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 69 Cap 6 Projeto Detalhado Nas vari veis acima descritas apenas a massa da haste e a energia de impacto do cilindro s o fornecidas pela Festo
17. o Quantos mais passos o motor possuir maior ser a sua resolu o 25 Os principais pontos fortes de um motor de passo s o 26 e Seguem uma l gica digital visto que o seu acionamento feito atrav s de pulsos el tricos que ativam sequencialmente as suas bobinas fazendo com que o rotor se alinhe com estas provocando um deslocamento do rotor e Alta precis o no seu posicionamento visto que o rotor se movimenta em ngulos bem definidos chamados passos cujo erro pequeno e Exatid o no Bin rio aplicado e Apresentam uma boa resposta de acelera o e desacelera o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 54 Cap 6 Projeto Detalhado No entanto estes motores est o sujeitos a perder a sua posic o devido a possibilidade de existir frequ ncia de resson ncia Caso as revolu es do motor aconte am na frequ ncia de resson ncia o motor oscila aquece e come a a perder os seus passos Este o grande inconveniente destes motores sendo que normalmente se usa encoders associados aos motores para garantir a exatid o rotacional 26 A Tabela 3 apresenta uma compara o com as principais vari veis dos dois motores para se verificar que a escolha dos Servomotores foi a mais acertada Tabela 3 Compara o entre os Motores de passo e os Servomotores 27 O principal fator que levou a escolher os Servomotores foi o facto de estes possuirem uma veloc
18. o das teclas Ex Sensor al O ativo Cilindro Al recuado Ex Sensor al 1 ativo Cilindro Al avan ado Estado representado na Figura Cilindro B respons vel por efetuar a coloca o do painel frontal num plano vertical Ex Sensor b O ativo Cilindro B recuado Ex Sensor b 1 ativo Cilindro B avan ado Estado representado na Figura Garra respons vel por manipular a base onde est colocado o painel frontal Ex Sensor g O ativo Garra recuada Ex Sensor g 1 ativo Garra avan ada Estado representado ClindoD 0 10 Cilindro respons vel por efetuar o calcamento das teclas no est gio de inserc o de teclas Ex Sensor d O ativado Cilindro recuado Estado representado Ex Sensor d 1 ativado Cilindro avancado Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 100 Cap 7 Automa o da M quina Tabela 28 Entradas e Sa das dos Atuadores el tricos Sensor de Posi o Inicial Sensores das Posi es Interm dias egsl_e d_0 egsl_e d_1 egsl e d 2 egsl e d 3 Guias Lineares respons veis pelos movimentos longitudinais Ex Sensor egsl d 0 ativado Guia recuada Ex Sensor d 1 ativado Pos interm dia 1 Estado representado Guia Linear egc e d 1 egc e d 2 egc e d 3 Guias Lineares respons veis por movimentos longitudinais na inserc o das teclas Ex Sensor egc d O ativado Guia recuada Ex Sensor egc
19. todos os termos passiveis de serem utilizados ao longo da disserta o relativamente ao suporte de teclas Figura 58 Nomenclatura usada para a descri o do suporte de teclas 1 Conjunto de teclas para tr s pain is frontais para o lado esquerdo 2 Conjunto de teclas para tr s pain is frontais para o lado direito 3 Primeira coluna de teclas para o lado esquerdo 4 Segunda coluna de teclas para o lado esquerdo 5 Terceira coluna de teclas para o lado esquerdo 6 Primeira coluna de teclas para o lado direito 7 Segunda coluna de teclas para o lado direito 8 Terceira coluna de teclas para o lado direito 6 1 5 CICLO DE TRABALHO DA INSER O DE TECLAS Pegando na linha de montagem atual usada para este front antes do dispositivo de teste de teclas existem dois est gios de montagem sendo a primeira respons vel pela crava o da guia de Cd s e o segundo est gio pela lubrifica o das guias das teclas e s depois surge o dispositivo de teste das teclas frente do teste de teclas existem mais dois est gios at que o painel frontal esteja pronto para expedi o que a inscri o de figuras nas teclas por laser e por fim o tampo print que consiste em imprimir nas teclas determinados caracteres Lubrifica o gt gt Figura 59 Layout da linha de montagem atual Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 62 Cap 6 Projeto Detalhado Como
20. A massa a deslocar pelo cilindro ser o somat rio da massa da ventosa do acess rio de v cuo e da tecla quando esta j estiver em fase de manipula o 125m s perm Como o cilindro tem 80mm de curso resta agora calcular o tempo que demora a percorrer o seu curso para o avanco e posteriormente o seu recuo 0 08 t 2 lt gt 0 13 2 O tempo que demora a percorrer a ida volta de 0 135 no entanto isto apenas uma previs o uma vez que a rede de ar comprimido pode n o garantir a todo o instante os 6 bar na linha e como tal alterar ligeiramente o tempo Outra incerteza o tempo que o cilindro ir ter de esperar que o v cuo seja efetuado para agarrar largar a tecla sendo este tempo dif cil de prever de tal modo que teria que se recorrer a testes pr ticos para se poder ter uma noc o do tempo que iria gastar Como tal para esta incerteza adiciona se cerca de 0 5 segundos ao tempo que demora a percorrer os 80mm ficando um tempo total de 0 63s para o cilindro avancar recuar e ainda dar tempo para garantir o v cuo na peca e Guia EGC Para o c lculo da velocidade da guia EGC durante um ciclo recorreu se novamente ao programa Festo Positioning Drives Como as guias EGC t m v rias posi es teve que se calcular as velocidades entre cada uma das posi es definidas Para saber as dist ncias entre os pontos de refer ncia para as guias EGC recorreu se informa o j apresentada no subcap t
21. Axis Size Guide Motor Gear Axis Motor Guide Travel time 1 screw 45 Ball cage Servo AC j sz ne 0 801 2 Bal screw 45 Ball cage Servo AC 67 0 238 screw 45 Ball cage Servo AC Pres mm Em 200 0 801 4 Bal screw 45 Ball cage Servo AC 6 EEE REM 0 238 5 Balsen Servo ac gt EE o 6 Bal screw 45 Ball cage Servo AC NA F 0 289 7 Ball screw 55 Ball cage Servo AC 30 W a 23 0 257 8 Bal screw 55 Ball cage Servo AC 29 Es 23 0 265 9 Bal screw 55 Ball cage Servo AC 25 pues ER 23 0 319 10 Ball screw 45 Ball cage Servo AC 89 65 r 1 298 Figura 56 Resultados para a Guia linear EGSL 6 1 4 ALTERA ES AO SUPORTE DE TECLAS Tal como j foi explicado em 5 1 1 e em 5 1 2 todas as altera es impostas ao suporte de teclas n o podem acarretar mais opera es log sticas de modo a evitar opera es interm dias e assim acrescentar mais custo ao produto final Como tal as principais limita es para a constru o de um novo suporte de teclas foram e N o alterar as dimens es de atravancamento que o atual suporte de teclas apresenta por causa da rentabiliza o da m quina de pintura sendo que se fossem alteradas as dimens es iriam ser pintadas menos teclas e Uma vez que as teclas s o introduzidas uma a uma na sua posi o por um Operador no suporte estas depois de inseridas n o podem sofrer mais nenhuma opera
22. NOT 1 1856 EMERGENCIA 14 EGC D 0 EGC D 1 1541 e 3 sa 1 1828 egc d 3 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA AND 1 1558 EMERGENCIA 11 EGC D 0 EGC D 1 1524 0 AND 1 1542 amp egsl d 0 AMD 1 1541 egc e 3 1 1528 egc d 3 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 15 Y4 SFC2 F1 1 X4X OR SFC2 Fi 1 X42 X OR SFC2 F1 1 X23 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 129 Anexo A 10 SFC1 F1 TESTE TECLAS VIDNIDHINA BESLL LON LI ES 1 1 790 p vo 99 028 VON3943N3 DES LL LON 09 BES L L ONW O0 ON ve vION3OH3W3 DES L L LON ONY k VOL CHN 0 ON VIDNISHINI 955 L L LON ONY O tu ZSSL L WON3943MN3 6651 1 LON 08 BES L L 98 LDA WIDN3S113IW3 955 1 1 LON ONY LO LES L L W LO 98 0 2H YIINIOY3IMW3 955L L LON ANY O 80651 1 50 0920 9 vo viON3OHS3IN3 955 L L LON L 8 15651 1 VON3943M39 9551 1 LON LO ES L L 28 0 2H vIONJOSNJIN3 GSS LON 09 SES L L _WIONADYAM3 9951 1 LON ONY Ld ZD23S HO X FEX Ld 2245 HO X LEX V 1d 2245 e Dj o ul e o El m e a ea aee To 3 2 e EI 130 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Anexo A 10 SFC1 F1 T
23. SX Z 14 2245 e 289 9751 1 rh B E k I2N39uaMs SSSI I LON X TOX SvT231 HYv203102 uvo3d 14 123S t k E VIDNSSHIWE 0551 1 LON ONY 13 22 5 vt k B 1 VIDNISHINE 9551 1 LON ONY X LEX SvIO31 HYVOOTOS Hv93d 14 1245 F a k vIONSSHSI3 0551 1 LON ONY XSEXZ 14 2245 El k El F VI2N32H3N3 0551 1 LON ONY X TEX Sv1231 HY20102 Ywosd 14 1235 ty dOLS 8181 1 LON vION39H dig 0651 1 JON 0 8951 1 r 134 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio Anexo A CONTINUA O 11 SFC2 F1 1 SFC PRINCIPAL 2222 NIDN3DUMME BEST LON abs rz51 1 ONY 1 8 2 esESI L vI2N39H83N3 95513 LON ONT F Ba Test vION39HWHN3 BEST LON ONT E redes geruk TIOINIDUIMO 9251105 QNT LP Praia vION3SCHSN3 OTSI LON INY TIONJSHJAHI 055 LL LOM 14 2945 L p 282 gz5l 1 WINS AIM YSL LON UNY X ST NAL Hwedd id LUAS FINDE 0551 1 LON CNY XOLXE 14 948 VIONJEHJNJ 9551 L LON ONY X LOCSvTO3I HY20102 HvO3d 14 1248 VION3O 3N3 0551 1 LON CNY X OPXZ 1d 2245 viaNSEH3NWSGGSSLI L LON ON Y X PEX SYTO3 HvOOCIOS vos 14 1045 1589 22651 1 lt Eds ces Bt 4 lata JON QNT q VIONIOHINA 0551 1 LON HV Pi orde yes i VIJN393N3 9s51 L LON ONY 1 3 51 1 Lt 135 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio Anexo A C
24. determinado produto Contudo o projeto desenvolvido n o foi construido fisicamente obtendo se no final apenas um estudo conceptual de num nico dispositivo conseguir englobar a inserc o automatizada de teclas num painel frontal e posteriormente efetuar o teste funciona s teclas Para a construc o do projeto conceptual foram usados atuadores e tecnologias que permitam obter um tempo de ciclo mais reduzido em relac o ao tempo atualmente praticado at o painel frontal estar apto a seguir para o cliente O tempo total de ciclo calculado para o projeto conceptual de 17 segundos o que comparado com os 38 segundos para efetuar o teste funcional de teclas a um fonte inserir teclas manualmente em duas unidades uma redu o bastante significativa A optimiza o dos 17 segundos conseguidos no projeto conceptual foi poss vel devido boa sequ ncia o de trabalho elaborada no Automation Studio em que se optimizou todos os atuadores para que estivessem o menor tempo poss vel parados de maneira a que n o houvesse tempos mortos Ap s a valida o da sequ ncia de trabalho a programa o do PLC da Siemens apenas foi traduzida para linguagem Ladder com base nos SFC elaborados previamente no Automation Studio ficando assim a m quina pronta na sua totalidade para partir para a sua fabrica o e valida o No futuro se for do interesse da efst seria positivo que a constru o do dispositivo avan asse embora fosse necess rio efetuar um
25. entanto para evitar isso necess rio a coordena o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 15 Cap 3 Projeto Mec nico entre as entidades respons na organiza o empresarial A lista que se segue apresenta as atividades que est o associadas ao projeto conceptual 5 e Identifica o das necessidades do cliente O objetivo deste ponto perceber quais as necessidades do cliente e comunic las equipa de projeto e Defini o do Problema O objetivo criar um caderno de encargos em que fique tudo registado por parte da entidade que vai criar o projeto e o cliente atrav s da declara o das necessidades do cliente descri o do que se pretende fazer restri es e requisitos do cliente e Recolha de Informa o Para se efetuar projeto mec nico aconselh vel ser feita uma recolha de informa es se j foram feitos projetos id nticos se existem patentes para que caso exista seja mais f cil de desenvolver sempre tendo em conta as especifica es do cliente e Conceptualizac o Cria o e gera o de ideias que satisfa am o que foi declarado no caderno de encargos e Sele o das ideias Conceptuais Avalia o das ideias conceptuais projetadas e efetuar uma evolu o de todas as solu es numa nica s e Revis o do Projeto Antes de se avan ar para a pr xima fase do projeto dever ser feita uma avalia o A revis o do projeto permite verificar que
26. entra e acionado o sistema de calcamento do front sendo que este apenas prende o Front para que quando os 5 5 s o acionados n o haja o risco de o painel frontal se soltar e todo o processo de verifica o de qualidade das teclas n o ser executado Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 10 Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas Figura 4 Calcamento do Front Ainda com o sistema de calcamento do front acionado necess rio garantir que todas as teclas tenham um Setpoint definido para que os SMAC s consigam acionar todas as teclas desde o ponto zero de deslocamento at dist ncia m xima Com todas as teclas na posi o zero o sistema de calcamento das teclas recua para libertar as teclas para estas serem atuadas pelos SMAC Figura 5 Calcamento das Teclas Por fim resta apenas fazer o teste funcional das teclas Se se dividir o Front em duas partes esquerda e direita temos dois SMAC para cada uma das partes perfazendo um total de quatro atuadores como a Figura 6 demonstra Cada um dos quatro SMAC s testa as seguintes teclas e SMAC 1 Tecla 080 e 078 e SMAC 2 Tecla 0 9 e 074 e SMAC 3 Tecla 077 e 075 e SMAC 4 Tecla 076 e 073 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 11 Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas Figura 6 Localizac o dos 4 SMAC s para o teste de tec
27. estudo pr vio acerca da alimenta o de paineis frontais e de suporte de teclas visto que para a Disserta o este ponto n o foi aprofundado pelo que no futuro seria pertinente automatizar toda a linha de montagem de um futuro produto de acordo com a linha j existente Ver Figura 59 Na parte do projeto de Automa o seria importante ser aprodundado a programa o dos Servo Motores uma vez que a programa o destes foi equiparado com um atuador com v rias posi es interm dias efetuar a programa o da consola de interface com o Operador e elaborar mais modos de funcionamento da m quina como por exemplo um modo manual de movimenta o dos atuadores Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 113 Cap 8 Conclus es Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 114 Refer ncias REFER NCIAS 1 Fehst Components disponivel a 18 de Novembro de 2013 em http www fehstgroup com Main html 2 SMAC MCA SMAC LAL disponivel a 23 de Maio de 2013 em www smac mca com 3 Asimow M Introduction to Design Englewood Cliffs New Jersey Prentice Hall 1962 4 Cross Nigel Engineering Design Methods Strategies for Product Design 3th Edition The Open University Milton Keynes UK 5 Dieter G Schmidt L Engineering Design 4th Edition Washington DC McGraw Hill 2011 6 Machado J Concep o e r
28. hier rquico e h v rios n veis de decis o Assim sendo cada tarefa pode controlar qualquer tarefa num n vel inferior mas nunca tarefas ao mesmo n vel 32 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 107 Cap 7 Automa o da M quina r l I i I LIS o task T 200 K220 lt F al i E _ Putting Task of Putting task waiting eyel task waiting Tasks of level N 1 Figura 100 Exemplo de coordenac o vertical 33 Com esta abordagem hier rquica poss vel ter uma vis o global sobre o sistema e tamb m uma vis o local bem detalhada do sistema O processo de sincronizac o ilustrado de forma pormenorizada na Figura 100 na ordem espec fica a evoluc o de cada tarefa Ap s o fim de cada tarefa o n vel mais elevado e nos seus pr ximos passos vai lancar outra tarefa e assim sucessivamente 32 SFC2 F1 1 X55 X AND NOT 1 1556 EMERGENCIA SFC2 F1 2 X28 X AND NOT 1 1856 EMERGENCIA Figura 101 Exemplo de coordenac o vertical nos SFC desenvolvidos em Automation Studio Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 108 Cap 7 Automa o da M quina 7 3 AUT MATO SELECIONADO PLC selecionado foi um aut mato da Siemens o Simatic 57 400 CPU 412 2 34 Este tipo de aut mato funciona segundo comunica o Profibus DP 35 Profibus um protocolo de comu
29. impacto do cilindro s o fornecidas pela Festo A massa a deslocar pelo cilindro ser o somat rio da massa da ventosa do acess rio de v cuo e da tecla quando esta j estiver em fase de manipulac o Vo 0 66m s perm Como o cilindro tem 200mm de curso resta agora calcular o tempo que demora a percorrer o seu curso para o avanco e posteriormente o seu recuo pe 2 1 0 65 0 66 2 O tempo que demora percorrer a ida e volta de 0 65 no entanto isto apenas uma previs o uma vez que a rede de ar comprimido pode n o garantir a todo o instante os 6 bar na linha e como tal alterar ligeiramente o tempo Como este tempo meramente te rico e para ter algum coeficiente de Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 87 Cap 6 Projeto Detalhado seguranca neste tempo adiciona se cerca de 0 5 resultando num tempo total de 1 1s para este o cilindro avancar e recuar e Garra pneum tica Para o c lculo da velocidade da garra pneum tica aplicada no cilindro teria que se saber semelhanca dos cilindros a massa das mandibulas e a energia de impacto no entanto o fabricante n o fornece estes dados o que impossibilita o c lculo da velocidade para este atuador Por m ver dico afirmar que o tempo de abertura e fecho vai ser menor que o tempo dos cilindros que est o associados s ventosas sendo que o tempo de ciclo para estes cilindros de 0 13s com um curso de 8
30. o do tempo e dist ncia para atingir a origem da guia Tabela 9 Tempos entre pontos de refer ncia Origem da guia linear 0 07 0 4 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 12 Cap 6 Projeto Detalhado e Guia EGSL As guias EGSL t m quatro posi es bem definidas como j foi referido em 6 1 5 A Tabela 10 apresenta as dist ncias entre os v rios pontos de refer ncia Tabela 10 Dist ncia entre os set points e a origem da guia linear EGSL Posic o 8 m Distancia em relac o a origem mm 37 65 68 25 caso das guias EGSL esta inicia todos os movimentos desde a posic o 0 e quando se inicia manipulac o das teclas o movimento seja para a guia do lado esquerdo por exemplo 0 2 0 sendo a posic o alvo no suporte de teclas dependente do preenchimento de teclas no mesmo Para o c lculo das velocidades entre os pontos de refer ncia recorreu se uma vez mais ao programa Festo PositioningDrives Tal como para a guia EGC para a guia EGSL teve que se introduzir o arranjo das cargas visto que este fator influ ncia a capacidade do servomotor associado guia linear Para que este cap tulo n o fique muito extenso n o v o ser apresentados os gr ficos para todas as posi es alvo sendo apresentados os resultados em forma de tabela como a Tabela 11 apresenta Tabela 11 Resultados de velocidades acelera es e tempos para as guias EGSL Velo
31. o que as cotas podem ter atrav s da sua toler ncia de 0 1mm A soma das cotas a vermelho a dist ncia entre os centros das calhas com uma toler ncia de Omm enquanto a verde s o as cotas com 0 1mm e a laranja com 0 1mm isto em rela o cota a vermelho Se fizermos a diferen a entre a dist ncia total a vermelho e a dist ncia a verde e a laranja d uma diferen a de 0 2mm dai que possamos concluir que para sabermos a dist ncia entre centros das calhas a soma das cotas nominais entre a linha de refer ncia 0 2mm tal como foi exposto na Figura 40 Como tal a resolu o necess ria da guia para o eixo z ter que ser obrigatoriamente na casa das cent simas para se conseguir alcan ar com certeza as d cimas de modo a obter se um posicionamento exato para a inser o das teclas Para a escolha da guia para este eixo de trabalho recorreu se uma vez mais aos produtos da Festo e pelos produtos que oferece existem essencialmente dois tipos de fam lias para guias lineares por fusos ou por correias dentadas De acordo com a informa o contida nos cat logos da Festo uma guia linear movida por fuso tem uma resolu o de 0 02mm e as guias com correia apresentam uma resolu o de 0 08mm Com esta resolu o qualquer um dos tipos de guia consegue garantir e cobrir as d cimas 0 2 mm que se podem acrescentar a uma determinada dist ncia entre as calhas do painel frontal Quanto s guias lineares movimentadas por correia den
32. para a selec o foi o cilindro DSBF C 32 com uma haste de 32mm de di metro No entanto para assegurar que o fim de um determinado numero de horas de trabalho a haste comece a ter um comportamento de flecha optou se pelo cilindro seguinte com uma haste de di metro 40mm ou seja DSBF C 40 Figura 81 Posic o cr tica para a flex o da haste Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 81 Cap 6 Projeto Detalhado 6 2 4 M DULO DE TESTE DE TECLAS Antes de se iniciar o teste de teclas necess rio colocar todas as teclas na mesma posic o para que quando os SMAC s iniciassem o teste as teclas terem todas os mesmos setpoints visto que os SMAC s fazem as teclas percorrerem uma determinada dist ncia em fun o de uma for a predefinida na programa o destes O que foi feito foi uma unidade de calcamento das teclas com recurso a um cilindro pneum tico em que na sua haste tem uma barra com oito pernos cada um com uma mola para que quando o cilindro atinge o fim do seu curso os pinos n o avancem mais evitando assim o risco de poder tirar as teclas do front como a Figura 82 demonstra Figura 82 Unidade de calcamento de teclas Outra solu o que foi necess rio analisar foram os atuadores que permitem a subida e descida dos SMAC s de modo a que quando o front fosse inserido na parede n o ocorressem colis es Outro dos requisitos era que estes atuadores permitissem v rios p
33. para o modo de prepara o de funcionamento posicionando os atuadores nas posi es que permitam o come o da produ o normal Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 98 Cap 7 Automa o da M quina no menor tempo poss vel Ap s todos os atuadores estarem posicionados dada a ordem dos conveyors avan arem e introduzirem teclas e um painel frontal Ap s o suporte de teclas e o painel frontal estarem posicionados existem condi es para se iniciar a inser o de teclas Quando a inser o de teclas concluida o conveyor evolui at ao est gio de teste de teclas onde se faz o teste funcional as mesmas Ao mesmo tempo que est o a ser testadas as teclas est o a ser inseridas teclas num painel frontal que foi introduzido sendo que o ciclo se repete at ser dada ordem de paragem Tendo em conta o esquema de funcionamento e a descri o efetuada que para a elabora o dos SFC existem quatro grupos principais um ciclo de prepara o Coloca o de todos os atuadores na posi o inicial ciclo de funcionamento normal Avan o dos conveyor s Inser o e Teste de teclas e caso seja necess rio ciclos de paragem 7 2 1 SFC ELABORADOS NO AUTOMATION STUDIO 61131 3 Para a elabora o e valida o dos SFC utilizou se o Automation Studio em que os SFC dividem se em quatro principais grupos ciclo de prepara o Coloca o de todos os atuadores na posi o inicial cic
34. trabalho sem ser necess rio efetuar qualquer compra o que foi o caso 5 1 INSER O DE TECLAS Para a inserc o e manipulac o das teclas foi necess rio estudar os processos de manipulac o que existem e que est o devidamente estudados no mercado Como tal as op es para efetuar o manuseamento das teclas foram as garras ou as ventosas Para estas duas op es existem diversos fatores a ter em conta tal como a zona onde podem aprisionar sem deixar marcas de maneira a n o deixar vest gios e danificar as teclas e na zona onde agarram a tecla faze lo com firmeza suficiente para posteriormente inserir nas calhas do front 5 1 1 GARRAS As garras s o componentes mec nicos que atrav s da utilizac o de ar comprimido se consegue efetuar o aperto de pecas com uma repetibilidade de movimentos na ordem das cent simas de mil metro Ao analisar se a geometria de uma das teclas existem duas zonas para se efetuar manipulac o das mesmas a zona a azul e a zona a cinzento Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 30 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 15 Vista de topo e frontal da tecla 075 Para evidenciar os pontos fortes e pontos fracos das teclas exemplificou se com a tecla 075 embora pudesse ser qualquer outra das tr s teclas existentes uma vez que todas elas s o id nticas Figura 16 Manipulac o da tecla 075 com uma Garra Como j foi dito as zo
35. vel de ser aplicado num pr ximo componente a ser produzido Assim sendo a necessidade objetivo da Fehst Components seria otimizar o processo de teste de teclas em que num nico dispositivo pudessem ser inclu das o m ximo de opera es possiveis Inser o e Teste de teclas automatizar o processo de inser o de teclas e uma redu o do atual tempo de ciclo Quanto ao Software utilizado usou se o SolidWorks 2013 13 para o desenvolvimento de modelos CAD conceptuais Figura 13 Dispositivo final desenvolvido no SolidWorks 2013 Para obter os modelos tridimensionais standardizados dos componentes utilizados no dispositivo usou se o Software da Festo Festo PARTdataManager 2012 14 em que no mesmo programa consegue se fazer a configura o de um determinado componente e posteriormente conseguir obter a exporta o do modelo tridimensional para o SolidWorks Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 29 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 14 Programa Festo PARTdataManager 2012 Para o desenvolvimento do projeto conceptual usou se os produtos da Festo uma vez que estes t m qualidades com cr ditos firmados na ind stria embora o custo dos componentes seja significativo comparando com outras marcas Outro dos fatores pela qual se usou os produtos da Festo foi o facto de fornecerem gratuitamente softwares importantes para o desenvolvimento do
36. 0 X_28_F1_1_TT 9057 7 X_7_F1_1_TT 158 3 X 141 FT T TE 158 7 X58 FIAT Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 155 Anexo B 7552 6 190 7 DOS FR V GA 1 7052 7 E A DES TI 53 0 ACABE 3 TT 7953 1 e E E WI53 2 2092 F3 V TT 7953 3 lt 29 FI 53 4 X 24 F1 1 TT 953 5 X 25 F1 1 IT 9058 1 X 54 F1 1 TT 3856 6 192 6 vw SC x 756 7 X 45 F1 1 TT 7957 3 X 49 F1 1 TT 7957 4 TT 9057 1 3893 0 KIRLE y SL 1 57 2 193 3 FT 1 V SL p j Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 156 Anexo B B13 SFC2 F1 1 SFC_PRINCIPAL B13 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES 77 0 166 3 CT 46 F1 1 XIF 466 3 71 0 x de y R CE MET 9071 0 66 4 CT 1_F1_1 X_55_F1_1 158 4 71 1 X55 F1_I T CT 47_F1_1 471 1 44 5 CLAZ FIA x 13 FEV J 44 5 9971 2 UC E FIA CE 13 F T I 30762 9070 4 CT 26 F1 x31 _F1_1 J 9870 4 9876 3 XP Casar 9876 3 9970 5 CT 28 F1 1 x32901 9970 5 9876 4 p EPA ET 29 FE A 9476 4 9970 0 P 289 FT T e He 0 J 3470 0 3076 0 K 359 FT 17 CI 35 F1 1 B13 2 VARIAVEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 9066 3 0018 7 980 4 9071 0 OC E A EMERGENCIA STOP BE Y di
37. 040 1 0018 7 9040 7 FT 1 EMERGENCIA TI D EY 40 4 118 6 418 2914 1 0 5 1 EMERGENCIA CLS Fl 7 004 0 5 7018 5 0018 7 094 1 1 K 9 F1 2 EMERGENCIA 9040 6 118 6 0018 7 0041 2 X 10 F1 2 6 1 EMERGENCIA CTS FIZ s HO O B14 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 41 2 40 3 CT 8 F1 2 Z pi 40 3 9040 7 XA 2 40 7 40 4 Cr F1 2 X 8 F1_2 40 4 41 0 x 8 Fl_2 2 141 0 40 5 EI FT 2 140 5 7841 1 3 F 2 ELA 41 1 140 6 7X 10 F1 2 7840 6 x 0 F1 2 784 1 2 Ep 2 B14 3 ACOES WI38 5 482 4 Fi IF 0 7038 7 x S FI 9139 0 x 6 F12 38 5 132 5 F1 Z TE 139 0 994 0 X 6 FT 2 EE Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 159 Anexo B Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 160
38. 0mm o que poderemos concluir que o tempo de ciclo para as garras ser menor e Servo Motor Para se calcular o tempo de rota o de 90 por parte do motor para posicionar todo o conjunto na parede vertical foi necess rio optimizar a acelerac o de modo a que n o seja demasiado r pido e desta forma assegurar que front saia da sua base e a propria base saia do acoplamento da garra O perfil de velocidade acelerac o posic o alcan ado no Festo Positioning Drives est representado na Figura 89 No Axis Order code Size Motor Order code Voltage Gear 1 ume Servo motor AC EMMS AS 100 S HS Rx 230 V AC 5 1 Results diagrams Values Select diagram options by means of AA Results diagrams Dynamic data Product data Motor Stroke Speed Acceleration Time Total Motion profile Complete Duty ratio 29 Travel time Dwell time 1 265 5 Travel time 0 365 s Dwell time 0 900 s Maximum Motion profile Complete Speed 82 rpm Acceleration 450 rpm s Deceleration 450 rpm s 0 000 0 350 n 7nn 1 050 1 400 t s Figura 89 Perfil de velocidade acelerac o posic o Pelo gr fico dado pelo programa este indica que o motor consegue fazer a rotac o do conjunto em aproximadamente 1 3 segundos Este valor s conseguido devido reduc o da velocidade nominal de 3600 rpm para 82 rpm reduzindo consequentemente a acelerac o e desacelerac o para 450 rpm s Este tempo seria suficiente para garantir a estabilidade do conj
39. 1 41 CT 4 TESTE 1823 0 7028 4 X 33 TESTE CT 39 TESTE 923 1 9430 6 128 5 X 34 TESTE m 0 CT 40 TESTE 1823 2 3810 5 35 TESTE 41 A b Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 143 Anexo B B5 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 7913 6 428 6 X 1 5 FZ CT 41 TESTE TESTE TECLAS 913 6 FZ 423 6 TESTE 5 5523 6 0519 3 CTA TESE X 2 TESTE 9819 3 9823 7 9824 0 12452 TESTE CT 2 TESTE CT 3 TESTE 23 7 9419 5 SET 2 TESTE X 3 TESTE 9428 3 3023 1 CE 38 TESTE X 34 TESTE 5928 5 5923 2 CT 40 TESTE X 35 TESTE 1 9523 2 9828 6 X 35 TESTE CT 41 TESTE 9828 0 5923 2 CT 35 TESTE X 35 TESTE B5 3 A ES 9919 6 9990 4 X 4 TESTE V GA pa 3419 6 190 5 X 4 TESTE V GA 0 a 9020 2 9091 0 X 10 TESTE WSHG 3022 3 3993 2 X 29 TESTE VSL 122 4 X_30_TESTE 23 1 3493 4 X 34 TESTE V MO 1 3423 1 3493 6 X 34 TESTE V MO jo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 144 Anexo B B6 SFC2 F2 PREP CONVEYORS B6 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSICOES B6 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 113 6 111 2 Je SPEI FZ 48 TESTE TECLAS 7913 6 DESCI 10 7 TESTE TECLAS 940 7 941 0 GJ We X 4
40. 1 ciclo para posicionar as guias no suporte de teclas e os restantes dois ciclos para inserir as teclas no front e SFC1 F1 PEG COL TECLAS 6 TECLAS Ap s as Guias lineares estarem na devida posi o s o inseridas 6 teclas em simult neo no font Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 104 Cap 7 Automa o da M quina e SFC2 F1_2 SFC POSIC GUIAS 2 CICLO Funcionamento igual ao SFC2 F1 2 SFC POSIC GUIAS 1 CICLO e SFC1 F1 PEG COL TECLAS 2 TECLAS Neste SFC s o inseridas as duas ultimas teclas no painel frontal e caso todas as teclas estejam inseridas este tem ordem para seguir para o teste de teclas e SFC2 F1 2 SFC_CONVEYOR_FRONT Ap s todas as teclas terem sido inseridas o conveyor avanca o front para o est gio de teste de teclas e em simult neo faz entrar um novo painel frontal no est gio de inserc o de teclas e SFC1_F1_TESTE_TECLAS Neste SFC efetua se a rota o do front para a parede vertical e posteriormente realiza se o teste funcional a todas as teclas Ap s ter sido feito o teste o painel frontal novamente colocado no conveyor para sair da m quina e o front que estava na inser o de teclas deslocar se a para o teste de teclas e SFC2_F1 2 TAPETE SUP TECLAS Ap s se ter efetuado a inser o de teclas em tr s fronts este SFC d ordem para dar entrada a um novo suporte de teclas e SFC2 F1 1 SFC PRINCIPAL Neste SFC faz se a interliga o de t
41. 18 Avitech disponivel a 18 de Novembro de 2013 em http www avitechhp com br Mylmages camozzi ventosas de foles serie vtcn jpg Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 115 Refer ncias 19 Campilho A Medi o e o Erro de Medi o Porto FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 20 SMAC MCA SMAC Aplications disponivel a 23 de 05 de 2013 em http www smac mca com applications php 21 Linear Motion Tips disponivel a 18 de Novembro de 2013 em http www designworldonline com uploads ImageGallery plb actuator2 jpg 22 Brighentti disponivel a 18 de Novembro de 2013 em http www brighentti com br Portals 0 PropertyAgent 432 Images 186 jpg 23 Rocha Joaquim Servo Acionamento Minist rio da Educa o Universidade Tecnol gica Federal do Panam disponivel a 16 de Mar o de 2013 em pessoal utfpr edu br joaquimrocha arquivos Acionamento 06 Servomotores pdf 24 ABB ABB Documentation disponivel a 24 de Abril de 2013 em http www abb pt 25 Firoozian R Servo Motors and Industrial Control Theory Springer Mechanical Engineering Series 9 8 0 38 85458 8 26 Acarnley P Stepping Motors a guide to theory and practice Institution Engineering 2007 27 Brites G Almeida Santos F Puga V Motor de Passo Universidade Federal Fluminense 28 IFM Processamento industrial de imagens disponi
42. 2 46 5 48 2 X 30 F1 2 CT 28 FT 2 3948 2 3546 6 eL 28 F1 2 X 31_F1_2 46 6 48 3 3p FL CT 29 F1 2 49 2 47 2 CT 35 rt 2 X gg pp z 3047 2 948 6 X 39 F1 2 Cr 27 F3 2 948 6 3035 7 CT 27 F1 2 X 40 F1 2 7835 7 X 40 1 2 49 3 ET F a Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 150 Anexo B B9 3 ACOES 446 7 189 4 pL V EGC EO 9046 6 K 2 146 6 183 4 LE Ms Y_EGC_E_ 446 7 139 5 472 F 2 w PGE WMM 7 5 WIB9 6 LE 2 V D 9047 6 9490 1 38 F1 2 V EGSL D 1 284 7 6 WIB6 3 7X 3B F1 2 V EGSL D VF ip B10 SFC1 F1 PEG COL TECLAS 2 TECLAS B10 1 CONDICOES DE TRANSPOSICAO DAS TRANSICOES W36 1 9437 1 X 60 F1 3838 0 0418 7 CT 42 F1 COLOC AFT EMERGENCIA COLOC_TEC 9438 1 X 41 F1 1 0438 2 19 F1 1 7036 2 7937 2 X 54 F1 PEG 991 4 CT 43 F1 COLOC TEC aar COLOC TEC 7936 3 9937 3 X 55 FI 991 3 CT 44 F1 PEG COLOC TEC 20 COLOC TEC 9436 4 2837 4 X 56 F1 3818 7 CT 47 F1 PEG _ COLOC TEC EMERGENCIA COLOC TEC A HAHAHA 7036 5 7937 5 x 57 FI PEG 092 4 CL 45 FI PEG COLOC TEC a 6 1 COLOC TEC SE 9 4136 7 2437 4 X 59 F1 3818 7 CT 47 Fl COLOC TEC EMERGENCIA COLOC TEC 7937 0 7837 7 X 62 F1 PEG X CT 49 PEG X COLOC TEC COLOC
43. 41 3 1 1824 e 0 1 152 eg0 d 2 OR1 1828egc d 3 E DECS E 1 1825 8gsl 8 1 E DECS E 35 11 11 S X31 X AND NOT X53 X l 1 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 122 Anexo A3 SFC1 F2 TESTE TECLAS 4 SFC1 F2 1 PREP INSERCAO TECLAS X55 X 1 1548 c0 1 1544 sc 0 i 1 1545 sc 1 20 amp C 1 E 5 1 1544 sc 0 23 al Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 123 Anexo A3 SFC1 F2 TESTE TECLAS CONTINUA O 1 1549 51 1 1554 82 1 1543 51 1 1 1555 81 2 SC 1 SC SL 1 51 SL 1 51 q 1 1548 80 1 1538 81 0 1 1538 81 0 35 1 1852 m 0 1 1553 m 1 41 42 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 124 Anexo A4 SFC2 F2 PREP CONVEYORS F2 1 PREP INSERCAO TECLAS X46 X 1 1532 tsp0 TSPO TSP 1 1833 tsp1 Fi PEGAR COLOCAR TECLAS X33 X 59 1 1518 5STOP AND 1 1558 EMERGENCIA Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 125 Anexo A 5 SFC1 F1 PEG COL TODAS TECLAS YN Rotina de pegar em todas as teclas com inicia o dos cilindros 7 recuados no F2 kc 1 181623 80 AND NOT 1 1555 EMERGENCIA 118143 7 Q 1 1510 6 0 j AND NOT 1 1555 EMERGENCIA 1 18123 5 0 T A
44. 6 Projeto Detalhado Eixo de trabalho da guia linear Figura 44 Ilustra o do movimento da Guia linear Como tal n o s as toler ncias e dist ncias entre as calhas do front que entram no c lculo da resolu o m nima da guia Ao introduzirmos o suporte de teclas neste processo introduzir se novos desacertos relativamente posi o das teclas uma vez que impossivel ter as teclas sempre na mesma posi o Para estabelecer o desvio que uma tecla pode ter em rela o ao seu ponto zero recorreu se folga existente entre o suporte e a tecla folga que se deu ao suporte foi de 0 2mm em rela o geometria das teclas logo a toler ncia para os desvios das teclas em rela o ao ponto zero ser de 0 1mm Caso a tecla esteja no ponto zero o desvio seria de O 1mm Resta agora acrescentar ao esquema da Figura 40 a dist ncia desde o centro da primeira tecla no suporte at ao centro da primeira tecla no front Neste caso s se entra com a dist ncia entre a primeira tecla porque o sistema de manipulac o de teclas escolhido pega em todas as teclas em simult neo e como tal suficiente entrar apenas com uma tecla Esta dist ncia resulta do que foi desenvolvido durante o projeto sendo o valor desta dist ncia de 146 61 0 1mm Na est representado esquematicamente todas as dist ncias e os seus desvios de modo a poder tirar se a conclus o final relativamente escolha da Guia linear utilizada Estudo da Fiab
45. 8 7 CT 41 F1 PEG COLOC X 3 F1 1 EMERGENCIA COLOC TEC 7935 4 22 F1 1 0035 5 0 AZ FI 17 0035 6 2R 2 0935 7 X 4D F1 2 9036 0 52 PL 2 0831 1 7833 5 X 35 F1 991 2 CT 28 FI PEG COLOC TEC COLOC_TEC 31 2 3533 6 36 FI PEG 791 1 CT 29 F1 PEG COLOC TEC 1 0 COLOC TEC 3833 1 7835 1 X 46 F1 942 7 EL 39 Fi PEG COLOC TEC a 8 0 COLOC TEC A vm TH EM 3033 2 9033 7 X 52 F1 9418 7 CT 40 F1 PEG _ COLOC TEC EMERGENCIA COLOC TEC AA 3933 3 7935 2 X 61 F1 PEG CT 48 F1 PEG COLOC COLOC TEC F O B Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 148 Anexo B B8 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 7935 2 7831 0 CT 48 F1 X 53 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 9831 0 9833 4 53 F1 PEG CT 41 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 0833 4 2831 1 CT 41 F1 PEG X X35 F1 PEG COLOC TEC COLOC 931 1 9833 5 X 35 F1 PEG CT 28 F1 PEG X COLOC TEC COLOC TEC 0033 5 9031 2 CT 28 F1 X 36 F1 COLOC TEC COLOC TEC 0831 2 9933 6 X 36 F1 PEG CT 29 F1 PEG COLOC COLOC TEC l 1 35 0 9133 1 C1_38_F1_PEG_ X_46_P1_PEG_ COLOC TEC COLOC TEC 133 1 35 1 X 46 Fl PEG CT 39 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 9935 1 7033 2 CT 3
46. 9 F1 PEG _ X 52 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 133 2 133 7 x 52 F1 PEG CT 40 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC B8 3 AC ES 931 1 X 35 F1 9886 4 COLOC TEC V A1 0 9031 2 X 36 F1 7886 6 COLOC TEC AAT 1 931 2 X 36 F1 PEG 9086 5 COLOC TEC VAT 4 931 1 235 FT PEG COLOC 9433 0 X 45 1_ _ 387 5 COLOC V 0 AAA A A 433 0 X 45 F1 PEG 7089 3 COLOC Y AB 33 1 X 46 F1 PEG COLOC TEC Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 149 Anexo B B9 SFC2 F1 2 SFC POSIC GUIAS 2 CICLO B9 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSICOES 7046 4 9048 0 9018 7 7948 1 x 29_F1_2 KIS FI EMERGENCIA CT 36 FI m 7046 5 7013 7 9918 7 848 2 AMPLA 1 EMERGENCIA A JH pq 2 446 6 9014 0 118 7 448 3 Ma FIZ egc e 2 EMERGENCIA CL 29 FILA 7946 7 7914 7 9018 7 7848 4 egs e 2 EMERGENCIA ECW FLA 447 5 115 3 118 7 449 1 E FJ 2 d 2 EMERGENCIA CT 34 F1 2 0447 6 9115 1 7918 7 1049 2 X 38 FIZ d O EMERGENCIA CTI m FIO 035 7 118 7 WI49 3 X 40F1 2 EMERGENCIA T METTE 9 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS 7849 3 7846 4 ELST FAZ UK 289 FL 2 46 4 9948 1 X 29 FI A CT 3s PT 2 348 1 946 5 CT 36 F1 2 X 30 F1
47. As guias EGC deslocam se para a posi o 1 de modo a posicionar 6 cilindros pneum ticos para inserir 6 teclas em simult neo 3 teclas de cada lado e Avan o de 6 cilindros pneum ticos Lado esquerdo 1 3 e 4 Lado direito 5 e 8 para a inser o em simult neo de tr s teclas em cada um dos lados do front e Recuo dos 6 cilindros e Avan o das guias EGC para a posi o 2 para posicionar os cilindros 2 e 4 que t m as ltimas duas teclas e Avan o dos cilindros 2 e 4 e Recuo dos cilindros 2 e 4 No fim destas etapas o sistema reinicia para as origens de posicionamento estabelecidas e o conveyor do front avan a para que este siga para o est gio de teste de teclas d entrada no est gio de inser o de teclas um novo painel frontal Figura 70 Est gio de teste de teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 68 Cap 6 Projeto Detalhado 6 1 6 TEMPO DE CICLO DA INSER O DE TECLAS Para o c lculo do tempo de ciclo da inser o de teclas tem que se ter em conta os seguintes fatores e Velocidade e acelera o dos Servo Motores e Passo do fuso das guias e Cargas a que as guias lineares est o sujeitas e Dist ncia entre as teclas no suporte e as calhas no painel frontal e Tempos de avan o e de recuo dos cilindros pneum ticos e Velocidade dos Conveyor s de alimenta o do dispositivo com ronts e suportes de teclas Todos estes par metros t m influ
48. COS DO SFC renan tnter tette tnn 21 27 SECNIEG AR RD DDR ED deo EDD 21 A DIAGRAMAS DE IADE asas 23 4 4 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 4 terne 26 5 PROJETO CONCEPTUAL DESENVOLVIDO 27 5 1 INSER CAO DE TECLAS e o o EE UE OO 30 LL P A u 30 MAOY SS 34 5 2 TESTE DEE a 37 5o AREAS DE APLICA O DOS SMAC S uuu nasua asss aaa a 38 5 2 2 REQUISITOS DO CLIENTE ereta 39 5 2 3 PROBLEMAS QUE ORIGINAM A N O CONFORMIDADE DE UM PAINEL FRONTAL 41 5 3 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 5 41 6 PROJETO DETALHADO uu uu ua SUS SS 43 Mestrado Engenharia Mec nica 6 1 PROJETO DETALHADO PARA INSER O DE 5 45 SL QUIS LINEARES 45 MOTORES USADOS eram em 94 6 1 3 ESFOR OS EXISTENTES NAS GUIAS LINEARES E MOTORES 9 6 14 ALTERA ES SUPORTE DE TECLA Sissi 60 6 1 5 CICLO DE TRABALHO DA INSER O DE TECLAS eene 62 6 1 6 TEMPO DE CICLO DA INSER O DE TECLAS 69 6 2 PROJETO DETALHADO PARA O TESTE DE 5 78 6 21 MODULO DE ROTA O DO PAINEL PRONTAE 78 6 2 2 DIMENSIONAMENTO DO SERVO MOTOR RESPONSAVEL PELA ROTACAO DO CONJUNTO 79 6 2 3 DIMENSIONAMENTO DO CILINDRO PNEUM TICO RESPONS VEL PELA ROTA O DO FRONT 81 6 2 4 M DULO DE TESTE DE TECLAS 82 0A CONFORMIDADE DO 1 2 SOGR
49. E TRANSPOSI O DAS TRANSI ES 938 3 9139 7 7918 7 9039 1 x 4_F1_1 EMERGENCIA CL FT 2 40 0 X42 FIT 40 1 X 23 Fil WI38 4 118 4 7018 7 7839 2 new qp f1 EMERGENCIA ESSET 2 1938 5 40 2 418 7 WI39 3 3 FI 2 2 EMERGENCIA nV r E 38 6 9918 3 9018 7 3939 4 X4F12 tfo EMERGENCIA ELZ ET SE 5938 7 2918 4 7018 7 7039 5 XS F4 2 CLI FIF 439 0 2918 4 9318 7 2839 6 X O F1 2 EMERGENCIA CTA F1 2 A B11 2 VARI VEIS ASSOCIADAS S ETAPAS 7439 6 7938 3 CT 4 F1 2 Tr 7038 3 139 1 tL pL 9039 1 9438 4 x 2 F1_2 138 4 139 2 62 F12 CL 5 FT 2 9439 2 138 5 CrO FI 3 FLE 7938 5 7039 3 A SPA XT L1 9439 3 2038 6 EL T FJ 2 4 F127 9439 4 WI38 7 E 2 E 30 05 pp 7038 7 939 5 K SI FI EL SUP 2 7939 5 3839 0 Fi 2 x 6_F1_2 7839 0 439 6 x 6 Fla 4 1_2 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 153 Anexo B B11 3 ACOES 138 5 182 4 139 0 194 0 1 E IF B12 SFC1 F1 TESTE TECLAS B12 1 CONDICOES DE TRANSPOSICAO DAS TRANSICOES 447 7 9866 0 7018 7 3859 2 A FIA FLA EMERGENCIA CT 43 F1 1 TT 9452 3 9029 0 918 7 159 3 A 18 FIT I bo EMERGENCIA LL 16 Fi 1 IF Ihr M 152 4
50. ESTA DISSERTA O APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGACAO MEDIANTE DECLARACAO ESCRITA DO INTERESSADO QUE A TAL SE COMPROMETE Guimaraes _ Assinatura Mestrado Engenharia Mec nica No que diz respeito ao desempenho ao compromisso ao esforco e a dedicac o n o existe meio termo Ou se faz uma coisa bem feita ou n o se faz Ayrton Senna Mestrado Engenharia Mec nica 11 Mestrado Engenharia Mec nica RESUMO A implementac o de dispositivos automatizados na Ind stria para a montagem de componentes um objetivo que as empresas devem ter em conta para serem competitivas no mercado global isto porque estes dispositivos conseguem produzir mais unidades por tempo e com elevados padr es de qualidade Foi com esta necessidade que a fehst Components procurou junto do Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade do Minho um aluno que efetuasse inicialmente um estudo sobre um equipamento j existente que estava devidamente automatizado apenas para efetuar o teste de teclas de um auto r dio embora a inser o das teclas fosse efetuada manualmente por um operador O objetivo enquanto Disserta o de Mestrado otimizar o equipamento inicial de teste de teclas e efetuar um estudo projeto mec nico acerca da implementa o de m todos automatizados para a inser o automatizada das teclas num determinado auto r dio De referir que o principal objetivo ter atrav s deste trabalho uma solu o do tipo chave na
51. ESTE TECLAS CONTINUA O WONS9435 995 1 1 LON 995 1 1 LON Z IE SSSL L e LBS L L E D VIDN3SH3W3 9SSI L LON ONY WIONIOY3M3 9551 1 LON ONY 9SPPSL L sr D SPS L L SE d 59 5100205 El 59 5 El vioNaSaW LON ONY 7 WIONIDH3M 3 955 1 1 LON ONY T L DS GPSL L Er LA LPS LL ZE d Y a cy vioN3SHaWSSsSsL L LON ONY Po WIONIDH3M3 955 1 1 LON ONY T 02 6651 1 dd orsi de T gt WIONIOY3M3 955 1 1 LON ONY T YIONIOY3M3 955 1 1 LON ONY T Z IS SSSL L st LS EPSL L F T ale WIONIOY3M3 9551 1 LON ONY Y WIONIOY3M3 9551 1 LON ONY 0 IS ses E SHELL ZE d m B T VIDNSOHINI 9S L L LON ir an T VIDN3S13W3 8SSL L LON ONY FIONZOEZINZ 955 1 1 LON ONY F LP SESL L 09 0ES L VIDNIOHIWA 8SSL L LON ONY f a L L 131 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Anexo A A10 SFC1 F1 TESTE TECLAS CONTINUACAO vION3SH3IN3 OSSh LOM ANY LILES H H OL T er ik VIDN3SH3W3 95SL L LON ONY 0 BossL L d wv5 p yo BH T viON3SHSSIN3 9551 1 LON ONY L 61551 1 LS d T 9651 1 LON ONY LS 12 58 0 28 T VION3983W3 9SSL L LON DO 8 vION3OU3JIN3 DES LL LON ONY 0 ISSESL L 151 8 VIONIOHINA 9651 1 LON ANY LE IFEFSL L VIDNIDHAINA 9661 1 LON ONY 0 FrSL L 9 S LIS VIDNISHINI BES L L LON
52. Esquema de funcionamento da M aquina 98 PS a 102 Excerto do SFC que posiciona os atuadores do Est gio de Inser o de teclas 102 Excerto do SFC respons vel pela prepara o dos atuadores do Est gio de teste de teclas 103 SFC de entrada de pecas no interior da M quina e 104 Excerto do SFC principal com paragem de evolu o 107 Exemplode coordenacaovenical 55 uuu u up detallado oe aiio a 108 Exemplo de coordena o vertical nos SFC desenvolvidos 108 XV Mestrado Engenharia Mec nica NDICE DE TABELAS Tabela 1 Propriedades da Guia linear EGC Eixo Z dat e b ettet Tabela 2 Propriedades da Guia linear EGSL Eixo 53 Tabela Compara o entre os Motores de passo e os Servomotores 21 92 Tabela 4 Propriedades dos motores das Guias lineares 0 0 2001 1 1100 em 56 Tabela 5 Somat rio de cargas na Guia linear EGO at a a ias 5 Tabela 6 Somat rio de cargas na Guia linear 5 2 2 59 Tabela 7
53. Figura 90 Esforcos EMMS 100 S e Cilindro pneum tico que efetua o calcamento das teclas Para o c lculo da velocidade deste cilindro pneum tico recorreu se novamente informac o contida nos cat logos do respetivo produto Para calcular a velocidade recorreu se novamente equa o 4 Velocidade de impacto do cilindro Massa da haste 0 14Kg M dead Mia 0 092Kg Massa a deslocar pelo cilindro E perm 0 4 J Energia de impacto a 6 bar Vo 3 perm Como o cilindro tem 50mm de curso resta agora calcular o tempo que demora a percorrer o seu curso para o avanco e posteriormente o seu recuo 0 05 t x2 0 35 O tempo que demora a percorrer ida e volta 0 35 no entanto este tempo demasiado curto daquilo que poder ser praticado na realidade Como tal a soluc o seria na pr tica utilizar um regulador de press o para que a press o fosse menor que 6 bar e desta forma diminuir a energia de impacto Conv m salientar que o fabricante apenas disponibiliza a energia de impacto para 6 bar dai Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 89 Cap 6 Projeto Detalhado que seja dificil prever qual o tempo que demoraria para uma press o menor uma vez que o fabricante n o disponibiliza dados para efetuar o c lculo Contudo o tempo para calcular o tempo de ciclo total utilizado ser o valor que resultou dos c lculos acima apres
54. I E E i 1 Y TEE Interface w Input Add new lt Output Name Data type Offset Default value So f w Block title Comment Network 1 ETAPAS Comment 136 1 COLOC TEC X 60 F1 PEG COLOC X 2 F1 1 EMERGENCIA X 41 F1 17 X319 F1 17 CT 42 1 PEG COLOC TEC Address 4 Portal view X 60 F1 438 0 9918 7 T EMERGENCIA 438 1 X41 FIT 7438 2 X 19 FEL General j Cross references Compile Visible in Comment 3837 1 CT 42 F1 PEGO COLOC TEC Distributed O B2 DIAGRAMAS DE LADDER PARA O SFC1 F2 START STOP B2 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES M0 0 53 10 3 X 54 980 1 START 10 3 X 54 74 57 ip 2 2 VARI VEIS ASSOCIADAS AS ETAPAS Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 10 5 _57 10 2 CLON 10 5 CELA 790 2 CT 56 7000 5 CT 57 0 0 X 53 0 3 X 54 Anexo B m x Totally Integrated Automation PORTAL Name Description 1 General Ex Bitlogic operations r ij Timer operations ei Counter operations Comparator operations E Math functions an I gt v Extended instructions Name Description 7 Da
55. MERGENCIA AND NOT 1 1856 EMERGENCIA 1 1539 e 1 1 1827 egc d 1 AND NOT 11856 EMERG NCI AND NOT 1 1856 EMERGENCIA 40 1 1524 egsl e 0 1 1842 egsl d 0 AND NOT 1 1856 EMERGENCIA AND NOT 1 1556 EMERGENCIA 41 1 1530 egsl e 3 1 1822 egsl d 1 AND NOT 11556 EMERG NCI AND 1 1556 EMERGENCIA 1 1530 egsl e 3 AND 1 1522 951 d 1 AND 1 1539 egc_e 1 AND 1 1S27 egc d 1 AND NOT 1 1556 EMERGENCIA Figura 99 Excerto do SFC principal com paragem de evolu o Escolheu se este tipo de paragem de emerg ncia devido ao facto de a m quina funcionar sem interven o humana e ter a toda sua volta prote es que impedem os operadores de interferirem no funcionamento e desta forma evitar custos adicionais num PLC usado para os SFC de seguran a No entanto para efetuar este tipo de paragem a melhor maneira de o fazer a partir da atua o da emerg ncia atuar sobre a v lvula de corte geral de ar comprimido e desta forma os atuadores permaneciam na posi o sem evoluir para o estado final da a o onde foi dada ordem de paragem 7 2 3 Coordena o dos SFC Para o controlo da m quina existem in meros SFC e como tal necess rio interliga los da forma mais correta para que a sequ ncia de trabalho seja a desejada Para coordenar os SFC existem dois m todos o m todo de coordena o vertical 32 e coordena o horizantal 32 No projeto realizado usou se o m todo de coordena o vertical em que este m todo
56. ND NOT 1 1856 EMERGENCIA AND NOT 1 1555 EMERGENCIA 11813 10 11363 3 0 AND NOT 1 1555 EMERGENCIA AND NOT 1 1856 EMERGENDIA SPC F1 155 X AND NOT 1 1336 EMERGENCIA Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 126 Anexo A A6 SFC1 F1 PEG COL TECLAS 6 TECLAS SFC2 Fi 1 X2X OR SFC2 F1 1 X22 X OR SFCZ F1 1 X17 X OR SFC2 Fi 2X28 X OR SFC2 Fi 2 X40 X OR SFC2 F1 2 X52 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 41 Diagram1 A8 0 Diagrami 48 1 1817 8 1 Diagrami AS 1 Diagrami S 1 1818 8 0 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 127 Anexo A A7 SFC2 F1_2 SFC POSIC GUIAS 2 CICLO 1 1539 e 1 AMD 1 1558 EMERGENCIA 1 1527 egc d 1 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA EGC E 0 EGC E 1 1940 amp egc e 2 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 1 1528 d 2 AND NOT 1 1556 EMERGENCIA EGC E 0 EGC E D 0 EGC D 1 1526 51 e 2 AND NOT 1 1555 EMERGENCIA 1 1523 51 d 2 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA EGSL D 1 EGSL_D AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 1 1524 e 0 AND 1 1542 egsl d 0 4 AND 1 1540 e 2 1 1528 d 2 E AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 37 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 128 Anexo A 8 SFC1 F1 PEG COL TECLAS 2 TECLAS SFC2 F1 1 X34 X OR SFC2 F1 1 X33 X or SFC2 F4 1 X18 X AND
57. O 86 6 2 6 TEMPO DE CICLO PARA O TESTE DE TECLAS cacas ooo 87 Go Tempo total deci TER TUE 92 6 4 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 6 02 0 93 7 AUTOMA O DA M QUINA ttt cnn 95 7 1 INTERFACE HOMEM M QUINA eae 97 7 2 SEQUENCIA DE TRABALHO uu i addition 98 2 1 SFC ELABORADOS NO AUTOMATION STUDIO IEC 61131 3 99 7 2 2 PROCEDIMENTOS DE PARAGEM DA PRODU O 105 7 2 9 Coordena PP IORE TOT 107 TS AUTONATO SELECIONADO m siestas 109 AR rOSramacao Ladder RETE 110 Mestrado Engenharia Mec nica ua eo A an 111 ANEXO A SIMULA O DOS SFC IEC 61131 3 OBTIDOS NO AUTOMATION STUDIO 117 ANEXO B DIAGRAMAS DE LADDER OBTIDOS ATRAV S DA UTILIZA O DO TIA PORTAL V11 139 Mestrado Engenharia Mec nica NDICE DE IMAGENS Figura 1 Ilustra o gr fica das teclas em bom estado 9 Figura 2 Ilustra o gr fica das teclas em n o conformidade r 10 Figura Ninho para Suporte de teclas para 43 006 6 enn 10 Figura 4 Calcamento do Front e enne nn nr 11 Fiesta oet alcamelte das ia 11 Figura 6 Localiza o dos 4 SMAC s para o teste de
58. O in cio de qualquer projeto mec nico atrav s do reconhecimento de uma necessidade ou de uma falha existente no mercado sendo a an lise deste problema uma parte importante de todo o processo at chegar a uma solu o concensual que satisfa a a necessidade do cliente O esquema representado na Figura indica a evolu o que necess rio efetuar at se atingir uma solu o consistente que resolva a necessidade 4 O esquema apresentado na Figura apresenta um processo iterativo para encontrar a solu o conceptual que melhor solucione a necessidade inicial Enquanto esta necessidade n o estiver totalmente resolvida atrav s das solu es geradas o processo recome a sq An lise do Problema Estado do Problema Projeto Conceptual Selecionar Op es Projeto Detalhado Figura 7 Esquema de trabalho para obter a solu o de uma necessidade No entanto segundo Morris Asimow 3 existem sete etapas para efetuar um projeto mec nico primeira etapa a desenvolver segundo Morris Asimow ap s o reconhecimento da necessidade desenvolver o projeto conceptualmente Para Asimow o projeto conceptual consiste em criar o maior n mero poss vel de solu es para depois se reduzir solu o que melhor resolve o problema proposto A fase do Projeto Conceptual aquela que exige maior criatividade contudo uma fase que envolve muita incerteza volta do projetista o que por vezes pode ser frustrante no
59. OLOC 8477 2 9881 4 X 33 FI CT 17 F1 _ COLOC TEC COLOC TEC 9081 4 0077 3 CT 17 F1 PEGO X 9 F1 PEGO COLOC TEC COLOC TEC 3077 3 98 1 5 X 9 F1 1 FI COLOC TEC COLOC TEC 3481 5 0077 4 CT 1 FI PEGO X 1 F1 PEGO COLOC TEC COLOC TEC 9977 4 881 6 x 1 FI CT 2 Fl PEG COLOC TEC COLOC TEC 185 6 181 1 CT 16 F1 PEG X 24 F1 PEG COLOC TEC COLOC TEC 9981 1 85 7 X 24 FI PEG CT_25_F1_PEG_ COLOC TEC COLOC TEC 9485 7 3881 2 CT 25 F1 X 32 F1 COLOC TEC COLOC TEC 981 2 882 0 X 32 F1 PEG CT_26_F1_PEG_ COLOC TEC COLOC TEC 3482 0 3081 3 CT 26 F1 PEG X 34 FI PEGO COLOC TEC COLOC TEC 9081 3 3086 1 X 34 FI PEG CT 27 F1 COLOC TEC COLOC TEC Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio Anexo B 147 Anexo B B7 3 ACOES 9077 4 FA PEG 7886 4 COLOC TEC A10 wr 77 4 LFT PER 9086 5 COLOC TEC Ya 0g 7 7 5 K 17 FMs 7086 6 COLOC VALA 81 0 X 8 F1 98 7 5 COLOC TEC V 0 A 5481 0 X 8 F1_PEG_ 9089 3 COLOC V A8 0881 1 X 24 F1 PEG 0988 4 COLOC TEC V AB 1 8 SFC1 F1 PEG COL TECLAS 6 TECLAS 8 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES 7931 0 7833 4 X 53 F1 PEG 0035 3 701
60. ONTINUA O 11 SFC2 F1 1 SFC PRINCIPAL vVION3OUJN3 8551 1 LON dOLS 8151 1 JON XOLXZ 14 Z248 14 22465 vVIONJOWUJN3 551 1 LON dO1S LSE cd st WIDNIOHINS SS I LON ONT SESI LON P iE test 5 L 2751 1 Pz VION3OH3N3 9881 1 LON ONY kim SHINE 9381 1 LON ONY 0 P 2 51 1 pes VON3D83M3 953171 LON ION DAM 9381 1 LON QNT VP 282 751 1 aa zz D VIDN3SH3WT9SSI L LON WI HINTS LON 1 LON ONY p 282 ses VIDNSOHINS 9851 L LON ONY 14 2245 VION3OH3N3 9581 1 LON ONY X LEX SVIDAL HY20102 HYI 14 1248 VIDN3S383W3 9381 1 LON _ 14 Z248 WIONZDY3MZ D3S 1 1 LON ONY I X pEX SVT331 HvOSd 14 1246 08 136 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio Anexo A 12 SFC2 F1 2 TAPETE_SUP_TECLAS SFC2 F4 1 X23 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 10 1 1533 tsp1 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA TSP_1 T15P 1 1532 tsp0 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA O TSP 1 1533 tsp1 AND 1 1558 EMERGENCIA Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 137 Anexo A Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 138 Anexo B ANEXO DIAGRAMAS DE LADDER OBTIDOS ATRAV S DA UTILIZA
61. ONY DEGrSL L VIDNIDHINA 9951 1 LON ONY 0 DE FPSL L vIDNISDHIWAI 0551 1 LON ANY ISEPSL L T T ua T vIoNIOHINAI GSS i p LON 05 8 5 d 95 25 E T 9SSL L LON ONY EE PES LL VIDNSSHSIN3 99851 1 LON ONY 00 9 51 1 sr 59 5 vION3OH3WN3 9551 1 LON ONY l LPS L L 59 0 59 WON3943M3 885 1 1 LON ONY grSt vION2Ou3M3 935L L LON HV E FSSL L 132 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Anexo A A10 SFC1 F1 TESTE TECLAS CONTINUACAO EX F VIDNIDHIWNI 561 LON ONY LB 1551 1 33 k VOO vor d VIDN3S33IN3 9SSL L LON ONY 0 8 OSSL L k 1 YIDNIOHIWIA 95SL L LOM ONY LO JESL L es T 08 0 28 T YIDNIDEIM 95SL L LON ONY 09 BESL L 33 1203993113 095 1 1 LON INY 0 ur ZsSS vs ON L OM k VIDNIS9HINI 835i LONONY k urgss L ES T ON O0 ON ss T LL YION3990TM39 8SSL L LON QNT 09 BES LL 1 98 OH m 133 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Anexo A A11 SFC2 F1 1 SFC PRINCIPAL LE VION39H3N3 9381 1 LON NV 4 Z P Ef grsll BSSL L LON VION3OH3N3 9351 1 LON i A JON 51 vIDNSOHINES 9381 1 LON abs 1751 1 VION3OH3N3 9351 1 JON ENE 7 VION3983N3 9551 1 LON X
62. OS NO CAP TULO 3 Neste Capitulo foi dado a conhecer ao leitor as principais etapas que um projeto mec nico tem segundo Morris Asimow antes de chegar ao consumidor final Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 17 Cap 3 Projeto Mec nico Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 18 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o CAP TULO 4 4 ASPETOS TE RICOS PARA O PROJETO DE AUTOMACAO Qualquer que seja o Projeto Mec nico de equipamentos que visam a automatiza o de processos requer um Projeto para a Automatiza o coordenada de todos os atuadores Neste presente Cap tulo s o apresentados todos os princ pios te ricos que est o ligados aos formalismos utilizados em automa o e que s o utilizados para a automatiza o do projeto desenvolvido Cap tulo 7 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 19 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automa o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 20 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o 4 1 ASPETOS TE RICOS DO SFC Para a automatizac o de m quinas utiliza se normalmente o formalismo SFC 6 que consiste na especifica o da parte sequencial do comando de um sistema que permite a partir de informa es sobre o processo comandar descrever o funcioname
63. Planas redondas 12 tet ii 30 Figura 23 Ventosas Ovais 13 meer ronca rana aaa nennen 35 e ra 29 cVentosas Com POIS b asia eo 35 Figura 26 Esquema de for as existentes no processo de succionar pe as 36 Figura 27 Desalinhamento das teclas no suporte 36 Figura 28 Alinhamento das teclas com o eixo da ventosa 000 000 een 36 Figura 29 Altera es efetuadas ao suporte de teclas 1 n ona 37 xii Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Mestrado Engenharia Mec nica SMAC 3 Tese TIMO dE SUM a dee LU 38 este de TOCIAS urinario 39 Tar AE AAA A RAD un usun 39 Painel Frontal na vertical juntamente com os 5 39 Figura 35 Teste de teclas 1 Painel Frontal 2 Servo Motor 3 Cilindro Pneum tico 4 Guia de posicionamento dos SMAC s 5 Garra 1 nono 40 Figura Sistema dge lxos convenciones 45 Fi
64. Posi o 0 das guias 51 1400 2 41 4 nennen nnn 65 Figura 58 Posicionamento das guias EGSL para primeiro painel frontal de um total de tr s 65 Figura 59 Posicionamento das guias EGSL para o segundo painel frontal de um total de tr s 65 Figura 60 Posicionamento das guias EGSL para o terceiro painel frontal de um total de tr s 66 Figura 61 Codifica o do posicionamento das guias 2 0 1 1 10 66 Figura 62 Posicao Inicial para as guias EGO a ma au o an 67 Fig ra 65 Posicao A das Guids EGO uuu uu e oia 67 Figura 64 Posicag 2 das Gulas EGO cuu t D ubi 67 Figura 65 Est gio de teste de teclas terrena eene 68 Figura 66 Posi es das guias EGSL para o primeiro passo n 4 Figura 67 Guias EGC na posi o 1 e EGSL na posi o 0 2 0 00 1 1 1 5 Figura 68 Figura 69 Figura 70 Guias EGC na posi o 2 e EGSL posi o Q e pa e e ee t 75 Camera de vis o artificial da 22 2 0000 0 0 01066 ee 77 Est gio de teste funcional de teclas 1 Atuador respons vel pelo posicionamento dos SMAC s DFME LAS 2 SMAC s 3 Cilindro respons vel pelo calcamento das teclas 4 Cilindro preumatico S Servomotor 6 rra
65. S NO AUTOMATION STUDIO Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 117 Anexo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 118 Anexo 1 SFC1 F2 START STOP Y57 1 153 5 1 1818 S8TOP Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 119 Anexo 2 SFC1 F2 PREPARACAO INS TECLAS Tas E E 1 X24 X 1 181a 10 1 151 1 Oandi 152a 1 1 Pa NOT 1 1843 2 OAND 1 155 2 1 1 152 1 1 OR NOT 1 185 a 2 1 3 1151310 1 1512 5 0 1 1512 5 Q AND 1 1513 5 1 1 15103 6 DAND 1 15113 6 1 OR NOT 1 1513 5 1 22 OR 1 1511 6 1 1418123 5 0 xi 1 18103 6 0 33 8 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 120 Anexo A2 SFC 1 F2 PREPARACAO INS TECLAS CONTINUA O Y48 F2 TESTE TECLAS X1X 10 1 185 a 30 NOT 1 185a 3 OAND 1 187 3 1 NOT 1 13 4 0 AND 1 188 3 4 1 OR NOT 1 157 3 1 OR NOT 1 188 a 4 1 Ei 11 1136330 11553 40 NOT 1 1514 7 OAND 1 1515 7 1 TUNE TS M S NOT 1 151 8 0 AND 1 1517 8 1 OR NOT 1 158173 8 1 1 1816a 8 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 121 Anexo A2 SFC 1 F2 PREPARACAO INS TECLAS CONTINUA O 1 184 ege e 2 OR 1 15
66. a a guia respons vel pelo movimento em ZZ s o de 0 1mm isto em rela o a um ponto de refer ncia linha a laranja e para o eixo XX uma toler ncia de 0 2mm Na Figura 38 as cotas contornadas a amarelo s o para o eixo XX e a verde para ZZ RA a dr DETAL AA 21 E x To O a ani HESS mer tr I m 0 3 E A a Al IA TES TE NF t LIE IH al E i HET B x IRE A a LSE TEA o Moe P 5 BL B M m m gt A a 1 J est E k L FJ I e NET LO 4 mem vA m tr I Figura 38 Recorte do desenho t cnico do painel frontal No entanto para a guia linear respons vel pelo movimento em ZZ as cotas e as toler ncias que s o realmente importantes para a inserc o das teclas s o as cotas entre centros das diversas calhas do front e essas cotas e toler ncias o desenho t cnico n o s o fornecidas diretamente pelo que foi necess rio fazer alguns racioc nios Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 46 Cap 6 Projeto Detalhado T LL jis 1 HARO Um STO a S E ME L 405 01 x p lo el O an T F AE I TI Il
67. a n o iria ser poss vel devido ao choque entre os cilindros que as guias EGSL esquerda e direita transportam Deste modo teve que se arranjar uma alternativa para evitar este problema sendo que a soluc o passou por alternar a sequ ncia de manipulac o das teclas por parte do avanco das guias EGSL como a Tabela demonstra Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 63 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 7 Sequ ncia de trabalho das guias lineares EGSL 1 Coluna 3 Coluna Deste modo cada guia EGSL ir ter quatro posi es definidas sendo tr s delas para posicionar corretamente os cilindros no suporte de teclas e outra posi o que tem como refer ncia a posi o de inser o das teclas no front Para uma correta defini o e clareza de nomenclatura Figura 61 apresenta as poss veis codifica es para indicar qual a posi o da guia linear e a sua posi o es rs Direcao da Guia Figura 61 Codificac o do posicionamento das guias EGSL Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 64 Cap 6 Projeto Detalhado As figuras que se seguem apresentam as diversas posi es que as guias lineares EGSL podem apresentar Na Figura 62 est representada a posi o de origem das guias EGSL sendo esta posi o a de inser o das teclas no painel frontal A codifica o para este caso seria EGSL E EGSL DO
68. a que o Servo Motor por si s n o consegue ter bin rio suficiente para fazer rodar o conjunto Para ser poss vel efetuar a rota o de todo o conjunto necess rio ter acoplado ao motor um redutor aumentando assim o bin rio total Servo Motor Redutor As principais caracteristicas do redutor selecionado s o as seguintes e Nome EMGA 80 P G3 SAS 100 e Rela o de transmiss o 5 1 e Bin rio 110 Nm Quanto s propriedades do motor estas s o apresentadas na Tabela 16 Tabela 16 Caracteristicas do Servo Motor EMMS 100 wa Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 80 Cap 6 Projeto Detalhado 6 2 3 DIMENSIONAMENTO DO CILINDRO PNEUM TICO RESPONS VEL PELA ROTA O DO FRONT Para selecionar e dimensionar este cilindro pneum tico recorreu se informa o t cnica que o fornecedor disponibiliza acerca dos cilindros da familia DSBF Como o curso que se pretende que o cilindro tenha de 200mm e a sua montagem na horizontal pelo baco disponivel no cat logo possivel fazer a sele o do cilindro Max lateral force Fq as a function of stroke length Horizontal mounting 1000 10 O 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 32 o S 40 80 100 Figura 80 baco de selec o do cilindro pneum tico Como a for a a que o cilindro est sujeita de 20 N aproximadamente 1 9Kg mais 0 24Kg o resultado
69. a uma planifica o do processo de fabrico de cada pe a que inclui o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 16 Cap 3 Projeto Mec nico operador que vai executar e as m quinas onde v o ser feitas as pecas ferramentas utilizadas Ap s o detalhe das opera es que cada peca vai sofrer feita uma estimativa do pre o que cada peca ir custar Em suma no planeamento da produ o deve ser feito o seguinte e Planifica o dos hor rios de trabalho e controlo do stock e Planifica o do controlo de qualidade e Estabelecer o tempo de produ o e os custos de trabalho para cada opera o A quinta etapa consiste em planear a distribui o do produto caso este seja produzido em larga escala Nesta fase a maioria do trabalho deve ser feito pelo Departamento de Marketing na qual devem procurar publicitar os produtos da empresa atrav s dos media No caso de serem produtos de alta tecnologia deve ser feito um manual de dados de teste de desempenho e informa o t cnica relevante 5 Restam duas etapas para o ciclo de um Projeto Mec nico Na sexta fase feito um planeamento de utiliza o de um produto para sensibilizar o utilizar de como o utilizar atrav s da realiza o de um manual de instru es para um produto enquanto que a s tima fase feito um planeamento quanto forma de retirar o produto quando este atinge o final do seu ciclo til 5 3 1 ASPETOS SALIENTAD
70. ade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 4 Cap 1 Introdu o e Automatizar a alimenta o de paineis frontais e teclas no dispositivo e Automatizar a inser o das teclas no painel frontal e Diminui o do tempo de ciclo Quanto ao est gio de teste de teclas os principais objetivos para o estudo efetuado na Disserta o ser o e Mudar o posicionamento do painel frontal para as teclas serem testadas na posi o final de utiliza o equivalente posi o num autom vel e Os atuadores respons veis por efetuar o controlo da qualidade do guiamento das teclas efetuarem uma carga excentrica em rela o ao centro da tecla e Diminuir o tempo de ciclo 1 4 ORGANIZA O DA DISSERTA O O presente documento est organizado em v rios cap tulos compostos por diversos sub cap tulos No Cap tulo 2 feita uma descri o acerca do funcionamento do dispositivo atual de teste de teclas com as suas principais sequ ncias de trabalho No Cap tulo 3 descrita a metodologia de Projeto Mec nico utilizada para o desenvolvimento da Disserta o de Mestrado enquanto que no Cap tulo 4 feita descri o dos conceitos te ricos que sustentam as linguagens de programa ao utilizadas No Cap tulo 5 s o efetuadas v rias an lises s solu es conceptuais para a manipula o das teclas mas tamb m para o teste de teclas na qual se uma explica o detalhada acerca dos atuadores SMAC No Cap tul
71. al no conveyor na horizontal Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 78 Cap 6 Projeto Detalhado Atrav s da rota o dada base do cilindro e posteriormente com o avan o do cilindro a base indexada parede permitindo assim um posicionamento id ntico ao do utilizador final como a Figura indica Figura 77 Front na posic o de teste de teclas 6 2 2 DIMENSIONAMENTO DO SERVO MOTOR RESPONSAVEL PELA ROTACAO DO CONJUNTO Para o dimensionamento do Servo Motor responsavel pela rotac o do conjunto que permite a colocac o do painel frontal na vertical necess rio entrar com a massa dos seguintes componentes e Cilindro Pneum tico DSBF C 40 200 2Kg e Base de apoio do Cilindro 1 1Kg e Garra Pneum tica HGCP 16 A 0 24Kg e Base do Front 1 9Kg Figura 78 Conjunto a rodar pelo Servo Motor Posto isto massa total deste conjunto resulta em cerca de 5 2Kg Para o correto dimensionamento foi usado uma vez mais o programa Festo Positioning Drives O caso mais critico para o motor quando o cilindro se encontra totalmente recuado fazendo com que exista em desiquilibrio de forcas em relac o ao eixo do motor devido ao comprimento do cilindro pneum tico Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 79 Cap 6 Projeto Detalhado que tem uma massa de aproximadamente 2Kg Como tal o motor foi dimensiondo tendo em con
72. ante positivo e lucrativo para a empresa Nestes 1 segundos efetuada a inser o de teclas em dois paineis frontais e efetuado o teste de teclas num ont enquanto que no existente em 38 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 92 Cap 6 Projeto Detalhado segundos efetuado o teste de qualidade num painel frontal e feita a inserc o de teclas manualmente num outro para a seguir testar imediatamente o estado das teclas 6 4 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 6 Com an lise detalhada aos principais atuadores conclui se que estes s o atuados eletronicamente ou por ar comprimido Os atuadores el tricos excep o dos SMAC s s o todos movimentados por fusos acionados por Servo Motores o que permite atingir elevadas exatid es de posicionamento Com os atuadores selecionados foi poss vel atingir um tempo de ciclo total de 17 segundos Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 93 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Cap 6 Projeto Detalhado 94 Cap 7 Automa o da M quina CAP TULO 7 7 AUTOMACAO DA M QUINA Para efetuar a valida o da sequ ncia das etapas definidas no projeto de cada atuador elaborou se SFC 6 no Automation Studio 8 segundo a Norma IEC 61131 3 Nos SFC desenvolvidos elaborou se um estudo acerca da paragem de emerg ncia com as vantagens e desva
73. aprovado pelos clientes da Fehst Components apenas mais tarde houve a necessidade de automatizar o teste das teclas de maneira a conseguir libertar funcion rios e aumentar a produ o atrav s da utiliza o dos SMAC s Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 77 Cap 6 Projeto Detalhado 6 2 PROJETO DETALHADO PARA O TESTE DE TECLAS Ap s estar completa a inserc o das teclas segue se o teste funcionalidade das teclas por parte da atua o dos 5 5 Figura 75 Est gio de teste funcional de teclas 1 Atuador respons vel pelo posicionamento dos SMAC s DFME LAS 2 SMAC s 3 Cilindro respons vel pelo calcamento das teclas 4 Cilindro pneum tico 5 Servomotor 6 Garra 6 2 1 M DULO DE ROTA O DO PAINEL FRONTAL A principal diferen a deste est gio para o do dispositivo atual que neste o teste feito na posi o de utiliza o final Como tal foi necess rio projetar solu es para inverter o posicionamento do front visto que este quando est no conveyor n o se encontra na posi o final de utiliza o Deste modo utilizou se uma garra pneum tica acoplada a um cilindro pneum tico para manipular a base do painel frontal estando o cilindro pneum tico numa base solid ria com um Servomotor para uma rota o de 90 de todo o conjunto para a indexa o da base do front numa parede vertical como a Figura demonstra Figura 76 Painel Front
74. ara se soltar o cinto de seguran a Figura 31 Teste ao cinto de seguran a e Teste a diversos tipos de Switches Teclas feito um controlo de qualidade quantifica o de for a necess ria para acionar teclas de r dios vidros el tricos bot o da buzina entre outros 20 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 38 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 32 Teste de teclas e Controlo de qualidade de um injetor de combust vel Medi o por coordenadas de injetores uma vez que os clientes encontravam inconsist ncias nas medi es efetuadas por laser por falta de repetibilidade dos resultados 20 Figura 33 Injetor de Combust vel 9 2 2 REQUISITOS DO CLIENTE No atual dispositivo de teste de teclas as teclas s o testadas na horizontal No entanto foi proposto fazer o teste de teclas com o painel frontal na vertical conseguindo assim testar o guiamento destas na posi o de funcionamento final conseguindo deste modo replicar o funcionamento do painel frontal nas m os do utilizador Figura 34 Painel Frontal na vertical juntamente com os SMAC s Outra vari vel a ser testada aproveitando a nova posi o do front a aplica o de uma carga por parte dos SMAC s que n o seja centrada uma vez que o utilizador quando prime as teclas nunca Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 39 Cap 5 Proje
75. as na Guia linear EGC Equipamentos suportados pela guia EGC Guia EGSL 2 2 Kg Cilindros Pneum ticos DZF 4 x 0 21 Kg Base de conex o entre a EGSL e EGC 0 5 Kg TOTAL 3 54 Kg O primeiro passo no Festo Positioning Drives ser ent o definir de que forma que a carga est a ser exercida na guia e qual o seu valor Os restantes campos apenas seriam caso de estudo se ainda n o se soubesse qual a guia a usar no entanto como j est tudo definido apenas importante mencionar os campos cujo preenchimento relevante para verificar se os atuadores escolhidos aguentam com os esforcos Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 57 Cap 6 Projeto Detalhado NS pg Application System parameters Selection filter Guide Results Details Project Data System parameters Selection Construction Required input Optional input Guide integrated Assembly position Motion profile Gantry axis O Horizontal 7 Usable length no time restriction copio Vertical Detailed motion profile Without guide a m O Critical stroke Gantry axis Cantilever axis Stroke 146 61 mm Travel time z 2E g Note Results Calculate with Selection filter 130 Systems Static 1 Stroke Horizontal O Force 0 0 Axis The axes are operated as gantry or cantileve 2 Maximum moving mass axis F M Tooth belt Axes with slide are cantilever axes with sns Aw A enhanced mounting p
76. bilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 76 Cap 6 Projeto Detalhado teclas na programa o da m quina utilizar se ia uma acelera o e velocidade mais baixa uma vez que o est gio de teste de teclas n o consegue competir com os tr s segundos da inser o de teclas Para garantir que todas as teclas foram inseridas no painel frontal existe no est gio de inser o de teclas uma camara que deteta se todas as teclas foram colocadas Caso haja uma ou mais teclas que por algum motivo n o tenham sido inseridas o tapete de transporte do ont avan a at ao fim do seu curso sem que seja feito o teste funcional s teclas Figura 74 Camera de vis o artificial da IFM 28 Quando o painel frontal atinge o fim de curso do respetivo conveyor este retirado manualmente por um operador que insere as teclas que est o em falta Deste modo para n o estar a interromper o funcionamento normal da m quina ao introduzir o Mont na m quina para efetuar apenas o teste funcional das teclas o operador faz um teste de qualidade atrav s de um teste denominado teste por gravidade que consiste em rodar o painel frontal fazendo as teclas deslizar das suas calhas Se todas as teclas descerem sem a o externa para al m da gravidade a qualidade do funcionamento do front est assegurado Este teste no passado era o Unico teste que se fazia para averiguar a conformidade do funcionamento das teclas sendo que era
77. bot es de Auto R dios 25 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automa o 4 4 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 4 Neste Cap tulo descreve se os fundamentos te ricos das v rias linguagens de programac o que s o utilizadas para o Projeto de Automac o do dispositivo desenvolvido neste Dissertac o de Mestrado Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 26 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido CAP TULO 5 9 PROJETO CONCEPTUAL DESENVOLVIDO Neste Cap tulo ser o debatidas solu es conceptuais para a inser o de teclas no ront com uma an lise de valor de cada uma das hip teses O est gio de teste de teclas tamb m alvo de explica es quanto ao posicionamento dos SMAC s em rela o as teclas E feita uma an lise detalhada sele o dos principais atuadores que a m quina ir apresentar que fazem parte da fase Projeto Detalhado de um Projeto Mec nico segundo a teoria de Morris Asimow 3 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 27 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 28 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Quanto ao Projeto Conceptual desenvolvido este apenas foi estudado e desenvolvido at fase do Projeto Detalhado uma vez que o objetivo da Fehst Components passava por ter apenas um projeto chave na m o pass
78. c o em ladder utilizou se o algoritmo apresentado no Cap tulo 4 3 em que se converte o formalismo SFC IEC 61131 3 ou seja os SFC elaborados no Automation Studio e traduz se algebricamente para que as equac es obtidas sirvam de base a obtenc o de programas em Linguagem Ladder que se pretende implementar no TIA Portal Figura 102 Excerto de um Diagrama de Ladder obtido no TIA Portal V11 A partir do algoritmo obteve se as equac es alg bricas que s o utilizadas para efetuar a modela o do PLC 57 412 2 DP via TIA Portal da Siemens Anexo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 110 Cap 8 Conclus es CAP TULO 8 8 CONCLUS ES Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 111 Cap 8 Conclus es Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 112 Cap 8 Conclus es O principal objetivo das empresas hoje em dia passa por optimizar todos os seus processos de maneira a conseguir obter tempos de produc o mais r pidos de modo a aumentar a produc o e por consequente tornar os seus produtos mais competitivos com este intuito que a realizac o desta Dissertac o de Mestrado se concretiza em que atrav s da optimizac o de um equipamento j existente conjugando o conceito do dispositivo existente com um novo que consiga efetuar mais operac es e que acrescente maior valor acrescentado a um
79. calhas do front para serem inseridas Ao tempo de movimentac o das guias EGSL tem que se acrescentar o tempo dos cilindros pneum ticos para avancarem pararem no fim de curso para dar tempo de se efetuar o v cuo nas teclas sendo que esta operac o por parte dos cilindros demora 0 63s Tabela 12 Tempos para a guia EGSL Posic o desejada Tempo s EGSL EO EGSL E 1 0 04x2 EGSL DO EGSL D 3 0 13x2 Total 0 34 0 63 1 Posic o Atual A Figura 71 apresenta as posi es EGSL E EGSL D e tamb m as posi es EGSL E 1 e EGSL D 3 Figura 71 Posi es das guias EGSL para o primeiro passo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 74 Cap 6 Projeto Detalhado Com as guias EGSL recuadas para a posi o O as guias EGC avan am para a posi o 1 Inser o de 3 tr s teclas de cada lado em simult neo O tempo que as guias EGC demoram para atingir a posi o 1 de 0 34s Ao chegar posi o 1 tem que se acrescentar o tempo de avan o e recuo dos cilindros que de 0 635 Figura 72 Guias EGC na posi o 1 e EGSL na posi o O Tabela 13 Tempos para inserir 3 teclas em simult neo DZF 1 e tornar a DZF 0 Total 1 3 Resta agora inserir uma tecla sendo que para isso necess rio mover as guias EGC para a posi o 2 Ao atingir esta posi o os cilindros avan am novamente para inserirem as teclas como a Figura 3 demonstra
80. cidade m s Acelera o m s Tempo s DE mw 3 sw e Conveyor do rorit e do suporte de teclas Para o c lculo da velocidade de ambos os conveyors este j dado atrav s da velocidade nominal dos mesmos que segundo o forncedor de 0 3 m s Pela modelac o 3D feita a dist ncia entre o inicio do conveyor e a zona de paragem para a inserc o das teclas de 848mm 0 848m Como para o est gio da Inserc o de teclas a dist ncia entre o inicio e a paragem o mesma a velocidade vai ser igual para ambos sendo que para o c lculo do tempo de ciclo apenas se contabilizar um dos tempos por chegarem ao mesmo tempo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 73 Cap 6 Projeto Detalhado Como tal o tempo que demora a percorrer 848mm de cerca de 2 8 segundos e Tempo de ciclo para inserir teclas num painel frontal Para a previs o do tempo de ciclo de inser o de teclas num front tem que se definir alguns passos importantes nomeadamente a posi o inicial das guias Deste modo as guias antes de come arem a manipular as teclas est o nas seguintes posi es e EGC E 0 e EGC DO e EGSL E O e EGSL D O O primeiro passo ser mover as guias EGSL para as posic es EGSL E 1 e EGSL D 3 Os tempos apresentados v o ter que ser dobrados devido necessidade de retornar as guias para a posi o 0 uma vez que nessa posi o que as teclas est o alinhadas com as
81. d 1 ativado Posic o interm dia 1 Servo mO ml Motor Servo Motor respons vel por efetuar a rotac o do painel frontal para colocac o num plano vertical Ex Sensor 0 ativado quando o motor coloca o cilindro na vertical Estado representado Ev Canenr m1 ativada ananda a matar Atuador Conjunto de 2 Atuadores respons veis pelo posicionamento dos SMAC Ex Sensor sc 0 ativado Guia recuada Estado representado Ex Sensor sl 1 ativado Posi o interm dia 1 Ex Sensor sl 2 ativado Guia avan ada Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 101 Cap 7 Automa o da M quina e SFCI F2 START STOP Neste SFC apenas est comtemplado o inicio e a paragem do funcionamento do dispositivo 1 153 5 1 1518 5 Figura 95 SFC2 F2 START STOP e SFC1 F2 PREPARACAO INS TECLAS Neste SFC posiciona se todos os atuadores do est gio de inserc o de teclas na posic o inicial definida 1 1542 egsl d 0 EGSL D 0 EGSL D 1 1831 egsl d 3 DL 1 1840 egc 2 37 OR 1 1841 egc e 3 1 1524 egsl e 0 EGSL E 0 EGSL E 1 1825 egsl e 1 EGSL E 0 EGSL_E 1 1829 egc d 2 44 67 OR 1 1528 d 3 X31 X AND NOT X53 X x1 Figura 96 Excerto do SFC que posiciona os atuadores do Est gio de Inserc o de teclas e SFC1 F2 TESTE TECLAS Neste SFC posiciona se todos os atuadores que pertenc
82. da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 41 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido juntamente com uma carga descentrada S o ainda apresentadas as principais caracteristicas e reas de aplicac o dos atuadores responsaveis por efetuar o teste funcional as teclas Por ltimo faz se refer ncia aos problemas que podem originar perturba es aos SMAC s e como tal indicar a n o conformidade do produto Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 42 CAP TULO 6 Cap 6 Projeto Detalhado 6 PROJETO DETALHADO Neste Cap tulo feita uma an lise detalhada relativamente sele o dos atuadores mais importantes no funcionamento da M quina desenvolvida a n vel de exatid o de posicionamento esfor os que t m de conseguir suportar bem como os tempos de ciclo que os atuadores selecionados conseguem atingir com recurso ao programa festo Positioning Drives Com a Automatiza o dos processos de montagem necess rio optimizar e alterar processos que fazem parte do dia a dia da Fefsf como o suporte de teclas de maneira a ser possivel alimentar a m quina de uma forma r pida econ mica e automatizar a inser o das teclas Ap s a sele o dos principais atuadores ter sido detalhada exemplificado com ilustra es quais as posi es que cada atuador tem para realizar a inser o e teste de teclas Por fim feito um somat rio dos tem
83. e os serem mais atrativos e Reduzir encargos com oper rios 1 1 MOTIVA O Existem en meras empresas em Portugal que trabalham para a Ind stria Autom vel que lidam diariamente com a exig ncia e rigor deste tipo de Ind stria em que os padr es de qualidade dos produtos s o elevados Estas empresas s o normalmente transformadoras de polimeros que atrav s da inje o de polimeros fundidos numa cavidade moldante obtem se o produto final Estes produtos s o muitas vezes compostos por geometrias complexas que dificultam posteriormente a montagem de um determinado conjunto o que leva a que a montagem seja feita manualmente fazendo com que o tempo de ciclo seja mais longo e por consequente diminuir a produ o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 3 Cap 1 Introdu o A motiva o para esta disserta o prende se no facto de querer desenvolver uma solu o que seja capaz de introduzir teclas de forma automatizada num painel frontal que permita empresa posteriormente adaptar esta mesma solu o para qualquer produto Outra das motiva es para este trabalho melhorar o est gio de teste de qualidade das teclas de um painel frontal 1 2 A EMPRESA A Fehst Componentes 1 uma empresa que surgiu no ano 1995 situada em Braga no antigo complexo da Grundig Components As suas principais atividades desde ent o a produ o de componentes para a industria automove
84. e teclas em conjunto com as dist ncias entre calhas do front sendo que o m ximo que se conseguiu foi a coloca o de tr s teclas em simult neo sem ser necess rio movimentar as guias ficando apenas uma tecla para inserir tendo as guias de se deslocar para inserir a ltima tecla O resultado em termos de posicionamento das teclas no suporte de teclas est representado na Figura 57 em compara o direta com o front nica diferen a reside na tecla contornada com o ret ngulo a preto visto que no painel frontal est junta com as outras duas de maneira que houve a necessidade de a separar para uma zona livre do suporte de teclas para ser poss vel a pintura em todas as superficies Figura 57 Compara o do posicionamento das teclas no suporte e no front Com esta disposi o de teclas no suporte conseguiu se reduzir o tempo de ciclo de inser o de teclas uma vez que depois da guia linear do eixo z Guia EGC estar na posi o para pegar nas teclas a guia apenas tem de se deslocar at posi o de inser o da primeira tecla Ap s estar nessa posi o o sistema de manipula o insere as tr s teclas seis no total e depois s necess rio deslocar se para inserir a ultima tecla tecla contornada a preto Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 61 Cap 6 Projeto Detalhado Por uma quest o de uniformidade de nomenclatura a Figura 58 apresenta a legenda completa de
85. ealiza o do Comando Operacional de Sistemas Industrias de Eventos Discretos Universidade do Minho 2001 7 Machado J Automa o de Sistemas a Eventos Discretos Universidade do Minho 8 Automation Studio Fabricante Famic Technologies vers o 5 0 disponivel a 09 de 11 de 2013 em www automationstudio com 9 Wikipedia Automation Studio disponivel a 09 de Novembro de 2013 em http en wikipedia org wiki Automation Studio 10 Machado J C P Le o et al Design and Development of an Industrial Network Laboratory Guimar es Universidade do Minho 11 BORGES P Software Seguro para Sistemas Mecatr nico s Temporizados Disserta o do Mestrado em Engenharia Mec nica Universidade do Minho 2010 12 R Alur L Dil Automata for Modelling Real Time Systems Theoretical Computer Science 1994 13 SolidWorks 2013 Fabricante Dassault Systemes vers o SP2 disponivel em http www solidworks com 14 Festo Festo Pneumatic disponivel a 12 de Janeiro de 2013 em http www festo com cms en gb gb 14573 htm 15 Hesse S Clamping with compressed air and vacuum Esslingen Festo Blue Digest on Automation 2001 16 Avitech disponivel a 16 de Fevereiro de 2013 em www avitechhp com br Mylmages camozzi ventosas planas serie vtcf jpg 17 Avitech disponivel a 18 de Novembro de 2013 em http www avitechhp com br Mylmages camozzi ventosas planas serie vtof jpg
86. em ao est gio de teste de teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 102 Cap 7 Automa o da M quina 1 1555 81 2 1 1538 sl 0 1 1553 1 MO 1 0 1 1552 0 37 39 41 42 1 Figura 97 Excerto do SFC respons vel pela preparac o dos atuadores do Est gio de teste de teclas e SFC2 F2 PREP CONVEYORS Neste SFC ap s a garantia de que n o existem pecas no interior da m quina este introduz um fonte um suporte de teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 103 Cap 7 Automa o da M quina 51 SFC1 F1 PEGAR COLOCAR 5 33 59 1 1516 STOPAND NOT 1 1556 EMERGENCIA X31 Figura 98 SFC de entrada de pecas no interior da M quina Ap s todos estes SFC terem evolu do a m quina inicia a sua produc o normal em que para este m dulo existem dez SFC A apresentac o dos SFC para o m dulo de produc o normal ser feita no Anexo A A lista que se segue apresenta a descric o individual sucinta do que cada SFC efetua e SFC1 F1 PEG COL TODAS TECLAS Neste SFC feita apenas a manipulac o das teclas atrav s de ventosas que est o no suporte de teclas e SFC2 F1_2 SFC POSIC GUIAS 12 22 32 CICLO Como foi dito em 6 1 5 as guias lineares tem que se posionar em diferentes posic es para se conseguir inserir o maior numero de teclas em simult neo Desde modo o
87. entados e Atuadores DFME Para efetuar o c lculo dos tempos para os atuadores DFME necess rio separar os atudores por superior e inferior e as suas respetivas posi es como foi explicado em 6 2 4 A Tabela 21 apresenta sucintamente as posi oes que os atuadores t m de atingir com a descri o quantitativa dos movimentos Tabela 21 Tabela para as codifica es deslocamento para atuadores DFME Posi o Inicial Posi o Final Deslocamento mm LUN UR DFME 10 DFME 11 DFME 11 DFME 2 Para o c lculo dos tempos para atingir as diversas posi es foi novamente usado o programa Festo Positioning Drives no entanto para n o se tornar repetitivo os resultados dos tempos s o ser apresentados na Tabela 22 Tabela 22 Tempos para os atuadores DFME Posi o Inicial Posi o Final Tempo s Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 90 Cap 6 Projeto Detalhado Estes tempos foram obtidos com recurso s propriedades m ximas dos atuadores uma vez que n o ha criticidade na movimentac o dos mesmos e SMAC Para calcular os tempos de an lise de teste da qualidade das teclas tem que se ter em conta a dist ncia a que os apontadores dos SMAC est o da superficie das teclas acrescentando ainda os 2 2mm que as teclas t m que percorrer desde o seu ponto zero para que o produto esteja conforme as especifica es A dist ncia percor
88. equ ncia de emerg ncia ap s ser atuado o bot o de emerg ncia os atuadores efetuam movimentos determinados por pelos SFC de emerg ncia 32 No caso de a paragem ser feita sem haver sequ ncia ap s a atua o da botoneira provoca a paragem do sistema automatismo atrav s da inibi o das a es e ou pela paragem da evolu o dos SFC Caso a paragem esteja associada s a es este m todo desativa as saidas de um estado 1 para estado O Este m todo pode ser obtido atrav s da inser o de fun es de inibi o na interface com a parte operativa A outra possibilidade de paragem sem sequ ncia atrav s da paragem da evolu o que consiste em colocar em todas as transi es a emerg ncia no estado O para o SFC evoluir caso seja dada ordem para a paragem esta fica no estado 1 e impede a evolu o do SFC O grande incoveniente neste tipo que as a es associadas as etapas ativas permanecem validadas o que leva a que os movimentos iniciados proseguem at que atinja a pr xima etapa o que pode causar perigos 32 No caso da M quina desenvolvida a op o utilizada para tratar das situa es de emerg ncia foi a paragem sem sequ ncia com a paragem da evolu o dos SFC como a Figura 99 demonstra Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 106 Cap 7 Automa o da M quina 38 1 1541 e 3 1 1528 d 3 7 5 2 F1 2X6 X AND NOT 1 1856 EMERGENCI NOT 1 1856 E
89. erg ncia utilizou se a botoneira XALK178F em que o modo de funcionamento de operar atrav s de contactos normalmente fechados Figura 93 Botoneira XALK178F 30 Para uma interface mais gr fica e mais detalhada em termos de menus de funcionamento foi selecionada uma consola de interface da Siemens a consola KTP400 Comfort 31 As propriedades da consola KTP400 Comfort est o apresentadas na Tabela 26 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 97 Cap 7 Automa o da M quina Tabela 26 Propriedades da consola KTP400 Comfort 31 1 x RJ 45 Ethernet para Profinet x RS 485 422 para Profibus Interfaces x USB host 1 x USB Device 2 x SD 7 2 SEQU NCIA DE TRABALHO A sequ ncia de trabalho para o dispositivo para o funcionamento normal em produ ao de um modo sucinto como a Figura 94 apresenta Para a elabora o dos SFC que traduzem a sequ ncia idealizada aquando da realiza o do projeto mec nico conceptual teve que se ter em conta a sequ ncia de etapas mais r pidas possiveis de maneira a ter o menor tempo de ciclo Coloca o dos Atuadores na Posi o Inicial Avan o do Conveyor do Front Inser o de Teclas Avan o do Conveyor do Front Teste de Teclas Avan o do Conveyor do Suporte de Teclas Inser o de Teclas Figura 94 Esquema de funcionamento da M quina Ap s o bot o start ser acionado In cio a sequ ncia evolui
90. gura 37 Cilindro Pneum tico utilizado a inser o de 46 Figura 38 Recorte do desenho t cnico do painel frontal e ah 46 Figura 39 Recorte do desenho t cnico numa das 47 Figura 40 Somat rio de Cotas nominais resultantes da Figura 34 entre os centros das teclas 47 Figura 41 Esquema explicativo para a altera o de 48 Figura 42 Exemplo de Guia Linear com correia dentada 15 49 Figura 43 Exemplo de guia linear movimentada por fuso 16 49 Figura 44 Ilustra o do movimento da Guia DU be vedo 50 Figura 45 Esquema representativo das dist ncias de trabalho da Guia linear 9d Figura 41 Cotas e toler ncias dimensionais das calhas de uma das 91 Figura 42 Guia Linear EGC 52 Figura Guia ii y Listin p 53 Figura 44 Sistema tridimensional para a Manipula o das 53 Figura 45 Sistema de manipula o das teclas 1 Servo
91. icou eliminada Para manipular a base do front usou se uma garra uma vez que estas conseguem manusear pecas com maior massa se compararmos com as ventosas Relativamente ao motor usou se um servo motor visto que estes possuem uma in rcia de paragem reduzida e como pretendido apenas uma rotac o de 90 este tipo de motores conseguem uma paragem que d garantias que o cilindro consiga encaixar a base do painel frontal numa parede Por fim os SMAC s continuam a ser usados Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 40 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido para o teste de teclas visto que estes atuadores s o os melhores e os mais adequados que existem no mercado para este tipo de aplicac o 5 2 3 PROBLEMAS QUE ORIGINAM A N O CONFORMIDADE DE UM PAINEL FRONTAL Existem diversos fatores que podem influenciar a rejei o de um Front quando este chega ao teste de qualidade de deslocamento de teclas A rejei o pode surgir ent o devido seguinte lista e Empeno do front Quando o painel frontal sai da inje o este pode sofrer desvios dimensionais devido contra o que est inerente aos processos de inje o de materiais polim ricos que s s o percet veis muitas vezes quando este chega fase de inserir e testar as teclas e Rebarbas exist ncia de rebarbas nas calhas do front ou nas guias das teclas faz com que seja adicionado um fator extra de contacto entre as tec
92. idade elevada que permite diminuir assim o tempo de ciclo de inser o de teclas e a exatid o que estes apresentam uma vez que as cotas das calhas do front s o muito apertadas e como tal necess rio motores que acionem as guias lineares que sejam bastante exatos No total s o usados para a inser o de teclas quatro Servomotores dois para cada um dos lados do painel frontal ou seja dois para as guias EGC e outros dois para as duas guias EGSL Figura 50 Sistema de manipulac o das teclas 1 Servomotor ENINIS 40 2 Servomotor ENINIS 55 As principais caracter sticas nominais que os motores apresentam est o enunciadas na Tabela 4 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 55 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 4 Propriedades dos motores das Guias lineares Tens o Nominal V DC NN Os encoders usados nos motores s o encoders rotativos absolutos sendo que existem dois tipos de encoders o absoluto e o relativo A principal diferen a entre estes dois tipos de encoders que nos encoders absolutos a posic o alvo sempre atingida em relac o posic o inicial como a Figura 51 demonstra 24 Dist ncia total de 10 rotacoes Velocidade A d 1 Referencia 2 Refer ncia 5 Rota es 10 Rota es pi pl P2 Dist ncia 5 Rota es 10 Rota es Figura 51 Encoder Absoluto 24 Nos relativos ou incre
93. ilable Systems ELGR Plain bearing guide extended E Ball bearing guide uitable systems Static Acceleration 0 010 m s L Figura 54 Dist ncias das cargas aplicadas na guia EGC Com isto chegou se aos resultados sendo que os resultados v m em percentagem de utilizac o ou seja 10076 seria o m ximo de utilizac o de todas as propriedades A Figura 55 apresenta os resultados quanto percentagem de utilizac o do motor da guia linear e do fuso da guia Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 58 Cap 6 Projeto Detalhado Application System parameters Selection filter Guide Results Details Project Data Results Results No 1 Selected drive Overview about performance data Axis Motor Controller Required Possible Please ensure that the following by axis dynamic values the dimensioning is Usable length 250 000 mm 1000 000 mm based on do not exceed the limit En values af your equipment ass 1 0 020 mm 0 020 mm e E ad zx Horizontal 0 3 54 kg 52 kg cons 15 T um Additional external force 0 0 Deceleration 15 000 m s SON Travel time Dwell time 0 330 s i i 146 610 bei ESC 70 85 10P KF GK EMMS AS 40 M To CMMS AS C4 3A G2 e dnm Te operation These values may differ ugs Dwell time s from catalogue data Axial kit 230 VAC 538 40 44 Results Optimu
94. ilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 2 Cap 1 Introdu o A moderniza o quer dos processos produtivos quer dos processos de montagem tem sido alvo de constantes melhorias por parte das empresas Os objetivos da automatiza o de um conjunto espec fico de m quinas s o os seguintes e Aumentar a produtividade e Diminuir o tempo de ciclo e Menor consumo de energia e de mat rias primas e Melhorar as condi oes de seguran a para os intervenientes e Reduzir o esfor o ou a interven o humana sobre um determinado processo com estas cinco principais raz es que as empresas sustentam a necessidade constante de automatizar os seus processos recorrendo a conhecimentos de reas como a Mec nica Eletr nica e Mecatr nica de modo a tornar poss vel o desenvolvimento de um equipamento ou um conjunto com determinadas caracter sticas Dos cinco principais motivos que levam a automatiza o de uma unidade de trabalho os que mais relev ncia t m para levar uma empresa a automatizar ser sempre para ter uma maior produtividade e diminuir consequentemente o tempo de ciclo Com o aumento da produtividade e da diminui o do tempo de ciclo as empresas conseguem e X Vender os seus produtos a um pre o muito mais competitivo face aos seus concorrentes e caso de haver mais do que um cliente para um nico produto conseguem vender para mais clientes e Conseguir atrair mais clientes devido aos pr
95. ilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 50 Cap 6 Projeto Detalhado 146 61 0 1 48 45 0 2 15 8 0 2 Figura 45 Esquema representativo das dist ncias de trabalho da Guia linear No entanto a guia respons vel por este movimento tem ainda de garantir um posicionamento exato para posicionar o Pick amp Place dentro dos limites dimensionais das calhas onde s o introduzidas as teclas nas calhas que as toler ncias s o mais apertadas e onde reside a maior dificuldade para inserir as teclas uma vez que a cota dimensional de 1 06 0 03mm como a Figura 46 indica m Ud 2 2 e Eg iQ H a a i xz uy apuk a F 8 I 4 v e eh X T Figura 46 Cotas e toler ncias dimensionais das calhas de uma das teclas Posto isto e recordando a resoluc o dos dois tipos de guias 0 02mm para a guia linear por fuso e 0 08mm para a guia por correia apenas a guia com fuso consegue satisfazer todas as toler ncias que est o associadas aos movimentos necess rios a efetuar uma vez que a sua resoluc o inferior ao Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 51 Cap 6 Projeto Detalhado desvio da cota das calhas Tabela 1 apresenta resumidamente as propriedades mais importantes da guia linear Tabela 1 Propriedades da G
96. intar apenas a zona a azul n o podendo qualquer outra zona da tecla ser pintada Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 32 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 19 Suporte de teclas original Como tal devido a esta imposi o por parte do cliente para ser poss vel manipular as teclas com uma garra com mandibulas teria que se criar um segundo suporte de teclas como est representado na Figura 20 Figura 20 Alterac o ao Suporte de teclas Com a criac o de um segundo suporte estar amos a acrescentar mais uma etapa ao processo antes de passar para a montagem destas no painel frontal uma vez que atualmente as teclas depois de pintadas vem no suporte da Figura 19 para o dispositivo de teste de teclas sem haver tarefas interm dias No entanto partindo do principio que era aceite pelos diretores da Fefst Components introdu o de um segundo suporte para as teclas quando fossem manipuladas as teclas para a introdu o no front iria surgir outro problema na qual n o se conseguiria introduzir as teclas at ao seu fim de curso no painel frontal devido a contactos entre este e a garra como indica a Figura 21 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 33 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 21 Contacto entre as mandibulas e o Front Pelos fatores apresentados neste subcap tulo a possibilidade da util
97. ion automated in some kind of blenda Note that main target is to have through this work a turnkey solution allowing in the future apply the solution developed a product to be manufactured and assembled in the company Thus the mechanical design was developed without being made only conceptually design for manufacture using SolidWorks to perform threedimensional modeling It was even used Automation Studio to create SFC to validate the work sequence in mechanical design and later TIA Portal for PLC programming using Ladder language Keywords Mechanical Design Festo Positioning Drives Automation Automation Studio SFC Siemens Ladder TIA Portal Mestrado Engenharia Mec nica vi Mestrado Engenharia Mec nica AGRADECIMENTOS Ao longo do meu trabalho foram alguns os que contribuiram com a sua ajuda e motiva o sem os quais o presente trabalho n o teria sido poss vel A realiza o desta Disserta o de Mestrado contou com a orienta o do Professor Doutor Jos Machado e com Coorienta o do Engenheiro Normando Freitas da fehst Components que com a sua dedica o disponibilidade experi ncia sugest es e criticas me ajudaram a realizar esta Disserta o de Mestrado em Engenharia Mec nica que certamente enriqueceu o meu futuro profissional e pessoal da minha vida acad mica e cient fica Quero tamb m deixar uma palavra de apre o a algumas pessoas que se cruzaram comigo ao longo da realiza o da Disserta
98. iplas etapas de acordo com 1 6 Vari veis associadas s etapas A formula o geral da atividade de cada atividade de cada etapa pode ser representada de acordo com a equa o booleana X t 1 Y CT p CT n 2 7 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 24 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o Onde CT pj a condi o de transposi o da transi o Pj p a transi o anterior etapa i en transi o seguinte etapa i Figura 12 Etapa de acordo com 2 6 De acordo com 1 para as condi es de transposi o das transi es do SFC da Figura 10 na qual Xi representa a atividade da etapa resulta nas seguintes equa es CT 1 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 CT 1 X1 a CT 2 X2 b CT 3 X3 4 4 5 CT 5 X6 f CT 6 X5 a CT 7 X7 c Pondo em pr tica a equac o 2 para o c lculo das vari veis associadas s etapas resulta na seguinte lista X1 t 1 CT 1 CT 5 CT 7 X1 t CT 1 X2 t 1 CT 1 X2 t CT 2 t 1 CT 2 X3 t CT 3 X4 t 1 CT 1 X4 t CT 3 X5 t 1 CT 3 X5 t CT 4 CTO X6 t 1 CT 4 X6 t CT 5 X7 t 1 CT 6 X7 t CT 7 Com este algoritmo feita a convers o dos SFC desenvolvidos no Automation Studio para posteriormente ser feita a programa o do PLC Ver Cap tulo 7 4 e Anexo B Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos
99. ivel de uma das teclas a VAS 8 NBR com oito mil metros de di metro que para 10 000 Pa de press o negativa resulta numa for a te rica de 2N o que mais que suficiente para manipular uma tecla com uma massa de duas gramas Figura 26 Esquema de for as existentes no processo de succionar pe as No entanto para se conseguir usar ventosas para manipula o de pe as em que exigido uma grande exatid o tem que se garantir um perfeito alinhamento vertical que seja paralelo com as guias da tecla o que n o acontece com o atual suporte de teclas como a Figura 2 o demonstra Figura 27 Desalinhamento das teclas no suporte original Para resolver este problema teve que se alterar o suporte teclas de modo a garantir um alinhamento vertical para que ao inserir a tecla no front haja condi es para a sua inser o As altera es que foram efetuadas ao suporte de teclas em rela o ao original foi que se introduziu no suporte uma esp cie de guias para as teclas ficarem alinhadas com o eixo da ventosa e uma base com o mesmo ngulo que a tecla faz com um plano horizontal cerca de 4 Figura 28 Alinhamento das teclas com o eixo da ventosa Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 36 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Com estas altera es no suporte de teclas a utiliza o de ventosas para a inser o de teclas torna se assim vi vel de salientar que estas al
100. iza o de Garras no desenvolvimento do projeto foi descartada sendo os principais problemas devidos a contactos entre a garra e o front e a necessidade de ter de alterar os processos bem como a logistica inerente ao processo 5 1 2 VENTOSAS Outra das possibilidades para a inser o automatizada de teclas a utiliza o de ventosas As ventosas s o bastante utilizadas para sistemas de manipula o de pe as com grande variedade de tamanho peso forma e material sem danificar dimensionalmente atrav s da aplica o de press es de v cuo 15 Existem tr s familias de ventosas ventosas planas ventosas ovais e ventosas com foles A escolha de um destes tipos de ventosas depende essencialmente da aplica o a que ir estar sujeita Figura 22 Diversos tipos de ventosas 11 As ventosas planas circulares e as planas ovais s o usadas quando s o exigidos movimentos e posicionamentos com grande exatid o Devido ao seu baixo volume permite um tempo de suc o m nimo e uma maior estabilidade durante a opera o de transporte 15 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 34 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido As suas principais aplica es incluem a manipula o de pecas com superficies planas ou ligeiramente curvas podendo os materiais ser os mais variados chapas de metal pain is de vidro pe as de pl stico placas de madeira entre outros 15
101. l mais concretamente a produ o de componentes met licos com recurso a ferramentas de corte progressivas e a produ o de pe as pl sticas como auto r dios bot es e diversas pecas para O acionamento de comandos num autom vel A sua principal for a produtiva s o os produtos polim ricos o que faz com que a empresa disponha nas suas instala oes de tecnologia de inje o de bi material m quina de pintura base de gua e mais recentemente m quina de pintura com cura por luz ultra violeta A Fehst Components conseguiu ainda atingir entre 2010 e 2012 o pr mio de PME Excel ncia A nivel de certifica o a Fehst Components tem nos seus processos e metodologias a certifica o a empresa possui as seguintes certifica es e 1509002 e 50 14001 e 1509001 e ISO TS 16949 1 3 OBJETIVOS DA DISSERTA O O objetivo da Disserta o otimizar melhorar e automatizar o processo de teste de teclas como ele existe atualmente e efetuar um estudo conceptual para um novo dispositivo que englobe a inser o automatizada de teclas e o teste funcional das teclas de um painel frontal de forma a aumentar os n veis de produ o atrav s da redu o dos tempos de ciclo e reduzir a interven o humana no processo Para efetuar estas duas opera es num nico dispositivo a m quina ser constituida por dois est gios em que no est gio de inser o automatizada de teclas os principais objetivos ser o Estudo da Fiabilid
102. las No fim do teste de teclas estar completo a consola de interface apresenta ent o os resultados obtidos atrav s de diferentes cores em que o verde significa que est em conformidade e a vermelho est n o conforme tal como a Figura 1 e a Figura 2 indicam 2 2 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 2 Neste Cap tulo dado a conhecer a principal func o dos atuadores el tricos capazes de averiguar o estado de conformidade das teclas SMAC bem como o atual tempo de ciclo que servir como refer ncia para o desenvolvimento do projeto conceptual tendo este de ser obrigatoriamente inferior ainda dado a conhecer as opera es que s o necess rias de efetuar at que o produto seja dado como conforme e apto a ser entregue ao cliente Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 12 Cap 3 Projeto Mec nico CAP TULO 3 3 PROJETO MEC NICO Neste Cap tulo dado a conhecer as principais etapas te ricas que um projeto tem de ter segundo Morris Asimow 3 at sua retirada do mercado Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 13 Cap 3 Projeto Mec nico Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 14 Cap 3 Projeto Mec nico A actividade de desenvolver Projetos Mec nicos uma atividade pela qual necess rio passar por in meras etapas at este atingir um n vel de matura o
103. las e as calhas o que leva a que seria necess rio efetuar mais de 25 gramas para obter um deslocamento de 2 33 mm de deslizamento para o curso previsto excedendo assim os limites previstos do que est programado no 5 e Excesso de massa lubrificante O posto de trabalho anterior ao teste de teclas inserir massa lubrificante nas calhas do front e se for depositada demasiada massa isto pode levar a que os resultados sejam de rejei o Este um problema que muitas vezes origina um desvirtuamento do real problema uma vez que se pode pensar que poder ser devido a rebarbas Como tal conv m que o operador que est no posto de lubrifica o tenha a sensibilidade suficiente para se aperceber que o dispositivo est a depositar massa em excesso 5 3 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 5 Ao longo do Cap tulo 5 s o analisadas e debatidas solu es conceptuais para o est gio de inser o de teclas e para o est gio de teste de teclas Para o est gio de inser o de teclas debatida a utiliza o de ventosas de v rias geometrias bem como garras pneum ticas e com isto as altera es que teriam que ser feitas no quotidiano da empresa de maneira a que cada uma das tecnologias de manipula o fosse utilizada Para o est gio de teste funcional de teclas foi debatido e analisado o posicionamento vertical do front permitindo assim efetuar o teste funcional s teclas na posi o de utiliza o final do utilizador Estudo
104. lo de funcionamento normal Avan o dos conveyor s Inser o e Teste de teclas e caso seja necess rio ciclos de paragem Para a elabora o dos SFC do ciclo de prepara o ap s o bot o de start ser atuado teve se em conta os seguintes fatores sendo com estes pressupostos que a m quina deve iniciar a produ o normal e Todos os Atuadores devem ser avan ados ou recuados para a sua posi o inicial previamente definido no projeto mec nico e N o devem existir pecas no interior da M quina O M dulo de prepara o constituido por quatro SFC sendo que todos eles s o interligados de forma sequ ncial A principal raz o para haver um largo n mero de SFC que desta forma consegue se controlar mais facilmente cada opera o a que cada SFC destinado A lista a seguir apresenta o nome dado aos SFC bem como a explica o do que cada um efetua Para facilitar a compreens o dos SFC elaborados a Tabela 2 e a Tabela 28 apresentam as entradas e sa das dos atuadores que constituem o dispositivo desenvolvido Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 99 Cap 7 Automa o da M quina Tabela 27 Entradas e Sa das dos Atuadores Pneum ticos Sensores de Posic o Inicial Sensores de Posic o Final Cilindro A al_0 a2_0 a3_0 a4 0 5 0 a1 1 a2 1 a4 1 ab 1 Al at AS 0 a8 0 1 a 1 a8 1 Conjunto de 8 atuadores respons veis por efetuar a manipulac
105. m o que permita no futuro aplicar a solu o desenvolvida num produto a ser fabricado e montado na empresa Desta forma o projeto mec nico foi desenvolvido apenas concetualmente sem ser feito o projeto para o fabrico do mesmo recorrendo ao SolidWorks para efetuar a modela o tridimensional Foi ainda utilizado o Automation Studio para cria o dos SFC para validar a sequ ncia de trabalho definida no projeto mec nico e posteriormente o TIA Portal da Siemens para a programa o do PLC utilizando a linguagem Ladder Palavras chave Projeto Mec nico Festo Positioning Drives Automa o Automation Studio SFC Siemens Ladder TIA Portal 111 Mestrado Engenharia Mec nica IV Mestrado Engenharia Mec nica ABSTRACT The implementation of automated devices in Industry for the components assembly is a vital target that companies should take into account to be competitive in global market this is because these devices can produce more units per time with standard high quality It was this need that Fehst Components sought from Mechanical Engineering Department of Universidade do Minho a student who initially makes a research on existent equipment which was only fully automated to make keys test on blenda although inserting keys to be manually performed by an operator The aim would be optimize at maximum the original test keys equipment and make a study mechanical design about implemention of automated methods for insert
106. m sizes of the axes Critical stroke Travel time Maximum 2 000 s Servo motors Minimum duty ratio User defined 25 No Axis Size Guide Motor Gear Axis Motor Guide Travel time 2 1 m E DS 2 Ball screw 70 Ball bearing Servo AC 21 27 bow 0 330 3 Ball screw 80 Ball bearing Servo AC A 11 200 Em Ya 0 330 4 Bal screw 80 Ball bearing Servo AC H 11 55 E 0 216 5 Ball screw 80 Ball bearing Servo AC 11 25 0 330 6 Bal screw 80 Ball bearing Servo AC B 11 33 0 216 7 Bal screw 80 Ball bearing Servo AC a 11 26 0 330 8 Bal screw 80 Ball bearing Servo AC A 11 EE 33 em 0 216 9 Bal screw 70 Ball bearing Servo AC E 21 5 E ss 0 330 10 Ball screw 70 Ball bearing Servo AC 21 Es 27 0 330 Figura 55 Resultados a Guia linear EGC primeira combina o que foi a escolhida resultou numa utiliza o de 21 do fuso da guia 6 do motor e 86 do guiamento Com estes resultados a guia selecionada pode ser a utilizada Para a guia linear EGSL a massa que esta suporta de 1 34Kg como a Tabela 6 apresenta Tabela 6 Somat rio de cargas na Guia linear EGSL Equipamentos suportados pela guia EGSL Cilindros Pneum ticos DZF 4 x 0 21 Kg Base de conex o entre a EGSL e EGC 0 5 Kg TOTAL 1 34 Kg Quanto aos resultados obtidos estes foram mais apertados n o por causa de a carga ser excessiva ma
107. mentais a posi o alvo obtida adicionando um valor para a posi o de refer ncia ou seja medida que avan a o encoder tem novas refer ncias de posicionamento como Figura 52 demonstra 24 Dist ncia total de 15 rota es Velocidade gt A 1 Referencia 2 Referencia 5 Rota es 15 rotac es pl pl amp Rota es 15 Rota es Distancia Figura 52 Encoder Relativo 24 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 56 Cap 6 Projeto Detalhado 6 1 3 ESFORCOS EXISTENTES NAS GUIAS LINEARES E MOTORES Para fazer a verificac o se os Servomotores e as guias selecionadas aguentam em termos de esfor os utilizou se o programa da Festo Festo Positioning Drives Este programa para al m de dar uma valida o acerca dos Servomotores e guias escolhidas permite calcular o tempo que uma guia linear com um determinado motor para uma determinada carga demora a percorrer uma dist ncia Como seria muito extensivo demostrar os passos todos para efetuar a valida o de todas as guias apenas ser demonstrado com figuras do programa para a guia linear EGC sendo que para a guia EGSL ser demonstrado de uma forma mais simplificada Como a guia EGC suporta com todas as guias o primeiro passo foi fazer um somat rio de toda a massa que a guia suporta Tabela 5 apresenta todos os atuadores que est o sobre a guia EGC e a respetiva massa Tabela 5 Somat rio de carg
108. motor EMMS 40 2 Servomotor EMMS 55 55 Figura 46 Encoder Absoluto 16 urinarias 56 Figur 4 Encoder Relato olas A 56 Figura 48 Introdu o do valor da carga e como est a ser aplicada na Guia linear 58 Figura 49 Dist ncias das cargas aplicadas na guia 2 0 120 1 4 58 Figura 50 Resultados para a Guia linear 0 1 444 1 enne 59 Figura 51 Resultados para a Guia linear EGO A A 60 Figura 52 Compara o do posicionamento das teclas no suporte e no Mont 61 Figura 53 Nomenclatura usada para a descri o do suporte de teclas 1 Conjunto de teclas para tr s pain is frontais para o lado esquerdo 2 Conjunto de teclas para tr s pain is frontais para o lado direito 3 Primeira coluna de teclas para o lado esquerdo 4 Segunda coluna de teclas para o lado esquerdo xiii Mestrado Engenharia Mec nica 5 Terceira coluna de teclas para o lado esquerdo 6 Primeira coluna de teclas para o lado direito 7 Segunda coluna de teclas para o lado direito 8 Terceira coluna de teclas para o lado direito 62 Figura 54 Figura 55 Layout da linha de montagem atual esses 62 Conveyor s usados no Dispositivo desenvolvido 1 Conveyor para o suporte de teclas 2 CONV VO qu TTE RR 63 Figura 56 Codifica o do posicionamento das guias EGSL erra 64 Figura 57
109. nas passiveis de serem alvos para a manipulac o a zona a azul e a zona a cinzento regi o a azul problem tica devido aos seguintes fatores e Curvatura apresentada e Inexist ncia de paralelismos entre as paredes e Possibilidade de danificar com riscos a tecla Para verificar estes problemas montou se uma garra juntamente com uma tecla Para evidenciar estes problemas coloriu se o fundo da garra a vermelho Caso a tecla tivesse zonas paralelas entre si o fundo a vermelho n o se conseguia ver o que n o se verifica tal como a Figura 17 demonstra Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 31 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Figura 17 Inexist ncia de paralelismo entre faces da tecla Outra das possibilidades para obter a manipula o das teclas pela zona a cinzento Desta forma a garra teria que possuir umas mandibulas para conseguir pegar na tecla Figura 18 Manipula o de teclas com a Garra na horizontal No entanto todas as teclas est o num suporte ver Figura 19 que s o inseridas manualmente por um Operador antes de irem para a pintura Como tal depois de efetuada a pintura o suporte vai direto para a zona de Stock do dispositivo de teste de teclas e deste modo n o vai sofrer mais nenhuma altera o de logistica Contudo existem especifica es por parte do cliente de maneira que o suporte vai para a pintura com as teclas para p
110. nica o extensivamente usado no mercado para a ind stria automatizada que trabalha em redes de campo aberto independentes em que a interface entre estes permite uma grande variedade de aplica es 35 Tabela 29 Principais Propriedades do S7 400 CPU 412 2 S7 400 CPU 412 2 Mem ria de trabalho Integrada 256 KB para c digo 256 KB para dados Mem ria tempor ria 512 KB RAM Tempos de processamento Opera es dos Bits 5 ns Opera es de Words 5 ns Temporizadores e Contadores N mero M ximo de contadores 2048 Memoria retentiva Desde C 0 at C 2047 Intervalo de contagem O at 999 N mero m ximo de temporizadores 2048 Mem ria retentiva Desde T O at T 2047 Intervalo de tempo 10 ms at 9990 ms Sa das e Entradas Total de areas de endere o 1 0 4 KB 4 KB Para se efetuar a programac o do PLC utilizou se a linguagem de programac o Ladder na qual se traduziu as a es do SFC elaborados para a linguagem Ladder com recurso ao programa da Siemens TIA Portal V11 29 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 109 Cap 7 Automa o da M quina Este software da Siemens permite a programac o de controladores l gicos program veis PLC que permite programar v rias gamas de PLC da marca Siemens bem como trabalhar em ambientes gr ficos para a programac o de consolas de interface Homem M quina 7 4 Programac o Ladder Para se efetuar a programa
111. ntagens de cada uma das hip teses de se obter a paragem Ap s a conclus o dos SFC estes foram convertidos para equa es alg bricas de maneira a permitir programa ao em Linguagem Ladder 12 para programar no TIA Portal V11 29 o aut mato selecionado Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 95 Cap 7 Automa o da M quina Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 96 Cap 7 Automa o da M quina 7 1 INTERFACE HOMEM M QUINA Todas as m quinas necessitam segundo a diretiva m quinas de comandos que permitam a um determinado utilizador iniciar interromper o funcionamento normal caso algo n o esteja a funcionar dentro da normalidade Para isso foi colocado numa posic o estrat gica comandos capazes de iniciar pausar e parar completamente a m quina Para iniciar o funcionamento normal utilizou se uma botoneira preta Z BDAC2 da Scheneider 30 para dar ordem de inicializa o toda a m quina em que seu modo de funcionamento normalmente aberto atrav s da atuac o de uma mola Figura 91 Botoneira ZB5AC2 30 Para parar a produc o normal do dispositivo ap s efetuar um conjunto de operac es utilizou se um bot o STOP o ZB5AW343 da Schneider para interromper o funcionamento da mesma com contactos normalmente abertos 30 Figura 92 Botoneira ZB5AW343 30 Para a interrup o da m quina em casos de em
112. nto pretendido e assim executar as ac es Essas informac es correspondem ao estado das vari veis associadas aos diversos sensores do sistema var veis de entrada enquanto que as a es correspondem ao comportamento dos atuadores associados eletrov lvulas O SFC foi desenvolvido em 1975 por universit rios e projectistas de automa o franceses que constatando a inefic cia dos m todos existentes para tratar problemas de concep o de sistemas sequenciais complexos desenvolveram uma linguagem comum para representar modelizar o funcionamento deste tipo de sistemas Esses universit rios e projectistas constitu ram uma associa o francesa de excel ncia a AFCET Association Fran aise pour la Cybern tique Economique et Technique contribuindo para que o SFC fosse normalizado e origina se uma Norma Internacional em 1987 a NF C 03 190 Na lingua inglesa costuma ser designado por SFC Sequencial Flow Chart 23 Para a automatiza o de toda a m quina foram elaborados manualmente SFC segundo a norma 60848 29 sendo que esta norma resulta da evolu o da NF C 03 190 4 2 SFC IEC 60848 O SFC um formalismo de especifica o de sistemas automatizados sequenciais Este formalismo foi desenvolvido em Fran a quando a AFCET em conjunto com a ADEPA definiram o SFC como uma representa o gr fica que traduz o desenvolvimento de um ciclo sequencial Em 1988 a IEC adoptou o SFC como Norma internacional sob o n
113. o que pelas mais variadas raz es contribuiram e ajudaram com conselhos e cr ticas tais como o Eng Guillaume Barros ao Marcelo e ao Sr Dias todos eles da Fehst Quero agradecer tamb m a algumas pessoas da Siroco Precision que me derem conselhos bastante uteis relativamente ao trabalho realizado a nivel da Automa o tais como o Pedro Maia Daniel Teixeira e Jo o Raposo Quero agradecer tamb m aos meus PAIS e minha IRMA pelo enorme esfor o que tiveram de fazer para me darem uma ferramenta de trabalho que tornar me Engenheiro Mec nico mas tamb m aos meus AMIGOS Luis Cassiano e Leonel pelo apoio dado e esp rito de camaradagem ao longo destes cinco anos A Todos o Meu Muito Obrigado vil Mestrado Engenharia Mec nica viii Mestrado Engenharia Mec nica NDICE E INR gt x 1 DAMON Orea 3 A 4 1 3 0BJETIVOS DA DISSERTA O 59 9 4 1 4 ORGANIZACAO DA 55 5 2 FUNCIONAMENTO DO DISPOSITIVO ATUAL DE TESTE DE 7 2 1 CICLO DE TRABALHO DO DISPOSITIVO ATUAL 10 2 2 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 2 12 3 PROJETO MEC ANICO 13 3 1 ASPETOS SALIENTADOS NO CAP TULO 3 17 4 ASPETOS TE RICOS PARA O PROJETO DE AUTOMA O 19 4 1 ASPETOS TE RI
114. o 6 descrito todas as tomadas de decis es acerca da sele o dos principais atuadores para ambos os est gios Ap s a sele o dos atuadores feita uma descri o da sequ ncia de trabalho do dispositivo sendo que no final feito um c lculo do tempo total do ciclo da m quina Por ltimo no Capitulo feita uma descri o dos componentes utilizados que permitam uma interface homem m quina Posteriormente s o apresentadas as linguagens de programa o utilizadas para se efetuar a programa o da m quina A Disserta o ainda composta por Anexos Anexo e sendo que no Anexo s o apresentados todos os SFC desenvolvidos no Automation Studio No Anexo B s o apresentados os Diagramas Ladder efetuados no TIA Portal Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 5 Cap 1 Introdu o Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 6 Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas CAP TULO 2 2 FUNCIONAMENTO DO DISPOSITIVO ATUAL DE TESTE DE TECLAS Neste Cap tulo feita uma descri o do dispositivo que atualmente existe Fehst que respons vel por efetuar o teste de qualidade do guiamento das teclas em todos os pain is frontais S o enumeradas as etapas de trabalho do Oper rio at ser validado o teste funcional das teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de A
115. o dispositivo a desenvolver automatizado o transporte de uns dispositivos para os outros feito por um conveyor em circuito fechado Visto que para a dissertac o apenas se focou na m quina de inser o e teste de teclas a inser o do front e do suporte de teclas no respetivo conveyor n o foi analisado visto que o dispositivo em estudo fica no centro da linha dai que n o seja relevante um estudo extensivo acerca desta mat ria apenas fica o conselho de que no futuro se a linha de montagem for toda automatizada a coloca o do front e do suporte de teclas na linha pode ser feita por um sistema pick and place ou manualmente por um operador Como tal para efeitos representativos colocaram se os conveyor s a percorrer o dispositivo desenvolvido como a Figura 60 demonstra N V Ed I NTE NS Figura 60 Conveyor s usados no Dispositivo desenvolvido 1 Conveyor para o suporte de teclas 2 Conveyor para o front Como o suporte de teclas chega ao est gio de inserc o de teclas atrav s de um conveyor o ciclo de trabalho nomeadamente das guias EGSL vai ser afetado pela disposic o das teclas no suporte devido ao facto de as teclas serem manipuladas por diferentes ordens por colunas se compararmos o lado direito com o lado esquerdo do suporte de teclas Isto deve se ao facto de caso as guias EGSL seguissem a mesma ordem de manipulac o das colunas de teclas ao chegarem ambas terceira colun
116. o dos textos que se seguem convencionou se um sistema de eixos cartesianos Para movimentos horizontais convencionou se o eixo x e eixo z ficando o eixo y para movimentos verticais L Figura 36 Sistema de eixos convencionado As escolhas das guias lineares foram influenciadas pelas toler ncias admiss veis do painel frontal Para os movimentos no eixo YY a exatid o do atuador n o relevante uma vez que neste eixo s o manipuladas as teclas para a inser o das teclas O nico fator a ter em conta para o atuador do eixo vertical que este ap s pegar numa tecla n o tenha oscila es rotacionais para conseguir inserir corretamente a tecla nas respetivas guias Como tal uma vez que n o era necess rio grande exatid o e n o existia posi es interm dias o atuador escolhido podia ser pneum tico Cilindro DZF tendo o pist o uma forma oval n o permitindo assim oscila es rotacionais Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 45 Cap 6 Projeto Detalhado Figura 37 Cilindro Pneum tico utilizado para a inser o de teclas Uma vez que se usou um cilindro pneum tico a diferen a de alturas entre o suporte de teclas e front teve que ser nula uma vez que na pneum tica apenas se usa os fins de curso A escolha das guias para os eixos XX e ZZ j foram influenciadas pelas toler ncias admiss veis do painel frontal De acordo com o desenho t cnico as toler ncias par
117. o no Automation Studio para o Projeto de Automac o 4 3 DIAGRAMAS DE LADDER A Linguagem Ladder 12 um formalismo utilizado para efetuar a programac o dos controladores sendo esta programac o feita a partir da traduc o alg brica dos SFC Este Sub capitulo mostra como se pode converter uma especificac o SFC em Linguagem Ladder Essa convers o compreender tr s m dulos que ser o executados de uma forma sequencial 6 e Condi es de transposi o das transi es e Vari veis associadas as etapas e C lculo das a es Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 23 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o Condi es de transposi o das transi es Para melhor elucidar o processo de convers o da especifica o SFC para as equa es alg bricas ir seguir se o SFC representado na Figura 10 pa 7 o Figura 10 Exemplo SFC Sendo CT q Condi o de Transposi o uma vari vel booleana associada a cada transi o do SFC podendo esta sofre evolu o caso seja validada todas as etapas precedentes a uma transi o est o ativas e caso a recetividade associada TC q for verdadeira Assim a pode ser formulada pela seguinte equa o CT g XM Ra 1 Ja Em que XMj corresponde vari vel associada etapa Mj e a recetividade R q est associada transi o q Figura 11 Recetividade ap s m lt
118. o projeto fisicamente realiz vel e se economicamente rentav l Dever ser definida uma estrat gia para minimizar o tempo de ciclo do projeto e identificar os recursos humanos que ser o necess rios equipamentos e dinheiro necess rio para completar o projeto 5 segunda fase de desenvolvimento de um projeto mec nico segundo Asimow a realiza o do Projeto Personalizado nesta fase de concep o que s o tomadas as decis es mais t cnicas do projeto tais como a sele o de materiais sele o de atuadores for as existentes toleranciamento das pe as modeladas e a cria o de prot tipos de pecas que necessitam de ser testadas 5 A terceira fase de um projeto mec nico para Asimow a realiza o do Projeto Detalhado Nesta fase s o feitos desenhos detalhados adequados para a fabrica o das pe as com a indica o de toler ncias para o fabrico propriedades da superficie materiais e processos de fabrico S o ainda elaborados desenhos de conjunto que permitam a montagem dos conjuntos bem como a indica o de indica es pertinentes que permitam facilmente a montagem ao Operador Estes desenhos de conjunto servem de apoio muitas vezes ao departamento de compras para efetuarem a lista de compras necess ria Todas estas etapas devem ser revistas e analisadas antes de se avan ar para a quarta etapa o Planeamento da Produ o 5 Para a quarta etapa de um projeto mec nico o Planeamento da Produ o feit
119. odos os SFC que pertencem ao modo de produc o normal Para al m de fazer a interligac o efetua o posicionamento das guias lineares no suporte de teclas em que o posicionamento das guias varia conforme as teclas que j tenham sido utilizadas tal como j foi explicado em 6 1 5 7 2 2 PROCEDIMENTOS DE PARAGEM DA PRODUCAO Para ser efetuada a paragem da produc o esta tem de ser feita por interm dio de um Operador atrav s da atuac o da botoneira stop Para se dar a paragem da produc o esta s acontece quando n o existirem pecas no interior da m quina ou seja caso o operador tenha a inten o de interromper a produ o mesmo que esteja um suporte de teclas com teclas para tr s fronts a produ o s ir parar quando estiverem concluidas todas as opera es para os tr s paineis frontais Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 105 Cap 7 Automa o da M quina Caso haja algum imprevisto na produc o como colis es entre atuadores manipulac o incorreta de teclas e de fronts o bot o de emerg ncia deve ser imediatamente acionado Ap s o bot o de emerg ncia ser acionado ter obrigatoriamente de ser possivel em qualquer etapa do SFC obter a paragem de emerg ncia Para se efetuar a paragem de emerg ncia existem duas formas de a obter atrav s da programa o dos SFC a paragem sem sequ ncia de emerg ncia e com sequ ncia de emerg ncia 32 Caso a paragem seja com s
120. olhidos para o dispositivo de inserc o e teste de teclas foram os Servomotores pelos seguintes fatores e Permite um controlo preciso da posi o que se pretende atingir 23 e Apresentam uma in rcia reduzida tornando a paragem destes motores muito r pida e extremamente exata 23 e um sistema de controlo mais preciso visto que t m incorporado no seu sistema um encoder para efetuar o controlo da posi o 23 e Conseguem controlar velocidade posi o e bin rio em simult neo e manter constante caso seja necess rio 24 O funcionamento dos Servomotores pode ser descrito por ser um circuito fechado que utiliza a realimenta o de posi o para controlar o seu movimento e a posi o final O controlo efetuado por sinais de entrada anal gicos ou digitais dando ordens para o motor efetuar o seu movimento at atingir uma determinada posi o 25 Os servomotores s o muito aplicados em m quinas de corte e de solda sistemas de posicionamento m quinas de controlo num rico m quinas t xteis m quinas gr ficas entre outras aplica es 24 Quanto aos Motores de passo s o um tipo de motor el trico usados quando algo tem que ser posicionado com muita exatid o O controlo da sua rota o feito a partir de campos eletromagn ticos que s o ativados e desativados eletronicamente A resolu o destes motores classificada pelo n mero fixo de polos magn ticos que determinam o n mero de passos por revolu
121. ome SFC como titulo Preparation of Function Charts for Control Systems com a refer ncia IEC 848 sendo que mais tarde a Norma passou designar se por IEC 60848 As principais aplica es do SFC s o em sistemas pneum ticos hidr ulicos e mec nicos pois este consegue descrever as fun es de controlo independentemente da rea de aplica o permitindo f cil entendimento entre as mais variadas reas de Automa o Desta forma os diagramas funcionais SFC permitem descrever comportamentos de uma sequ ncia em fun o das informa es recebidas permitindo assim um funcionamento coerente 7 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 21 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o Figura 8 Exemplo de uma sequ ncia segundo o formalismo SFC 7 Para a elabora o dos SFC pode ser usado o programa Automation Studio 8 O Automation Studio um programa na qual se pode desenhar simular e criar circuitos el tricos para criar uma valida o do projeto de uma m quina sendo geralmente usado para efetuar testes a solu es de problemas 9 constru o dos SFC neste programa segundo a norma 61131 3 10 A principal diferen a entre esta norma para a norma IEC 60848 que a IEC 61131 3 uma linguagem de programa o de automatos embora os conceitos te ricos da norma IEC 60848 est o diretamente ligados aos conceitos aplicados na norma IEC 61131 3 10 C
122. omo tal a norma IEC 61131 3 foi desenvolvida com o intuito de permitir ao utilizador estruturar a programa o com elementos funcionais e poder escolher a linguagem em que ir programar o projeto Esta norma conferiu a uniformiza o das linguagens de programa o mais utilizadas os Diagramas de Blocos Funcionais FBD Diagramas de Contacto Diagrama de Fun es Sequ nciais SFC Texto estruturado ST e as Listas de Instru es IL 11 Desta forma os SFC foram elaborados no Automation Studio segundo a linguagem SFC da norma IEC 61131 3 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 22 Cap 4 Aspetos te ricos para o Projeto de Automac o NOT 1 1556 ERR RGENCIA AND NOT 1 1518 5 47 SFC F1 PEGAR COLOCAR TECLAS X34 X AND 1 1558 EMERGENCIA F a a sh alo La POSICIONAR AS GUIAS 13 SFC F1 2 X28 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA NO FRONT 1 CICLO CC SFG1_F1_FPEGSGAR COLOCAR TECLAS X81 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA TE POSICIONAR AS GUIAS PAR SFC2 F1 2 X18 X AND NOT 1 1558 EMERGENCIA TECLAS SFC1 Fi PEGAR COLOCAR TECLAS X82 X AND NOT 1 1556 EMERGENCIA cua 1 1541 e 3 1 1828 egc d 3 m 8 2 F1 2 X8 X AND 1 1558 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 1 1856 EMERGENCIA 1 1827 egc d 1 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA 1 1524 egsl e 0 1 1542 egsl d 0 AND NOT 1 1558 EMERGENCIA AND NOT 1 1558 EMERGENCIA Figura 9 SFC elaborad
123. onamento das guias DFME Como o est gio de inserc o de teclas bastante r pido cerca de 3 segundos houve a necessidade de minimizar os tempos de ciclo do est gio de teste funcional de teclas o que para tal teria que se utilizar o maior n mero poss vel de SMAC s de maneira a reduzir o tempo total de ciclo da m quina Deste modo usou se quatro SMAC s dividindo duas teclas para cada um sendo que cada par movimentado na vertical por um atuador DFME LAS aumento assim a rapidez de Figura 85 SMAC posicionamento dos SMAC s A Tabela 19 apresenta as propriedades do SMAC a ser utilizado na m quina N o houve grandes pr requisitos para a sele o deste atuador uma vez que a for a a ser exercida em fun o do curso necess rio baixa e como tal o SMAC LAL15 015 5 encaixa perfeitamente nas necessidades Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 84 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 19 Propriedades do SMAC LAL 015 5 as ooo Tendo em conta as propriedades do SMAC selecionado e as especificac es que o cliente exige as vari veis de funcionamento para os SMAC s est o apresentados na Tabela 20 Tabela 20 Vari veis de funcionamento dos SMAC s Quanto codifica o dos SMAC s para a automa o foi feita da maneira que se segue Para a codifica o dos SMAC s houve necessidade de distinguir o SMAC da esquerda e direita divididos tamb m pela posi o
124. osic o 1 Para atingir a posic o 2 o motor demora 0 07 segundos como o Gr fico 2 demonstra Esta etapa pode ser cr tica para a durabilidade do motor e da pr pria guia visto que este n o tem tempo para vencer toda a in rcia do conjunto e j atingiu a posic o desejada dai que seria vantajoso usar uma acelerac o mais reduzida para atingir a posic o 2 tornando o movimento mais suave No entanto o programa n o deixa modificar as propriedades do motor para al m do m ximo das suas propriedades por m quando se passar para a programac o reduz se ligeiramente a sua acelerac o o que aumenta o tempo embora seja desprez vel dada a rapidez do processo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 71 Cap 6 Projeto Detalhado s mm v m s a m s 15 00 0 500 15 0 12 00 0 375 7 5 8 00 0 250 0 0 4 00 0 125 7 5 0 00 js 0 000 15 0 0 000 0 018 0 035 0 053 0 070 t s Gr fico 2 Perfil da velocidade em func o do tempo e dist ncia para atingir a posic o 2 Resta agora saber qual o tempo que demora ao sistema a voltar origem ou seja qual o tempo que demora a percorrer a dist ncia que vai desde a posic o 2 at origem que 0 36 segundos s mm v m s a m s 170 00 0 50 15 0 127 50 0 37 7 5 85 00 0 25 DO i 42 50 e 0 12 7 5 4 0 00 0 00 15 0 0 000 0 100 0 200 0 300 0 400 t 5 Gr fico 3 Perfil da velocidade em func
125. osicionamentos e n o dois como os atuadores pneum ticos apresentam tendo assim estes terem de ser el tricos obrigatoriamente A solu o passou por usar atuadores lineares da Festo da familia DFME LAS que tem um Servomotor linear incorporado juntamente com um encoder Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 82 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 17 Propriedades do atuador DFME LAS Figura 83 Atuador DFME LAS Os atuadores DFME LAS v o ter cerca de tr s posi es cada um estando para cada um deles a descri o dos seus movimentos na Tabela 18 Na posi o zero o atuador DFME LAS coloca os SMAC s numa posi o em que seja poss vel a inser o do front na parede vertical enquanto na posi o um e dois os SMAC s fazem o teste s respetivas teclas sendo que a sincroniza o entre os dois atuadores teve de ser feita de maneira a que n o haja choques entre o atuador superior e inferior Tabela 18 Posicionamento dos atuadores DFME LAS Atuador DFME Posi o O Posi o 1 Posi o 2 LAS LAS Superior LAS Inferior Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 83 Cap 6 Projeto Detalhado Para simplificar a nomenclatura quando se chegar ao capitulo da automatiza o de toda a m quina usou se a codifica o representada na Figura 84 DFME 110 Inferior I Superior S Figura 84 Codificac o do posici
126. ossibilities Usable length Tes Spinde Repetition accuracy 0 02 mm 0 201 0 524 s 7 Highest precision Additional external force 0 O Decelerating Accelerating Figura 53 Introduc o do valor da carga e como est a ser aplicada na Guia linear O passo que se segue a introduc o da dist ncia a que as cargas est o a ser aplicadas do centro de massa da guia EGC de maneira a que o programa seja capaz de fazer c lculos relativamente aos Momentos de forca existentes na guia EGC Application System parameters Selection filter Guide Results Details Project Data Guide Axis technology Load arrangement Details Assembly position Product families Guide DGE Ball bearing guide Up or down DGE Ball bearing guide extended O Sideways DGE Heavy duty guide Selection filter 130 Systems Static DGE Roller guide Mass distance DGE Roller guide extended y E Maximum moving mass DMES Ball bearing guide This overview shows for which sizes guides are DMES Ball bearing guide extended X Direction available a The dark filled in marks show guides which meet DMES Plain bearing guide Y Direction the given requirements and marked in selection DMES Plain bearing guide extended filter EGSK Ball bearing guide Z Direction EGSK Ball bearing guide short EGSP Ball bearing guide EGSP Ball bearing short ELGR Ball bearing guide ELGR Ball bearing guide extended ELGR Plain bearing guide EI Ava
127. painel frontal uma verde para indicar que est conforme e uma vermelha para indicar que est em n o conformidade Figura 88 Baliza sinalizadora Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 86 Cap 6 Projeto Detalhado 6 2 6 TEMPO DE CICLO PARA O TESTE DE TECLAS Para o c lculo do tempo de ciclo do teste de teclas tem que se ter em conta os seguintes fatores e Velocidade do cilindro pneum tico que efetua a rota o do front e Velocidade da garra pneum tica e Velocidade e acelerac o do Servo Motor e Velocidade do cilindro pneum tico respons vel pelo calcamento das teclas e Velocidade e acelerac o dos atuadores DFME e Velocidade e acelera o dos SMAC s Todos estes par metros t m influ ncia no valor final do tempo de ciclo de teste de teclas Para o c lculo dos tempos de trabalho do Servo Motor e dos atuadores DFME recorreu se novamente ao programa Festo Positioning Drives e Cilindro Pneum tico que efetua a rota o do front Para o c lculo da velocidade deste cilindro pneum tico recorreu se informa o contida nos cat logos do respetivo produto Para calcular a velocidade recorreu se equa o 4 V Velocidade de impacto do cilindro perm Massa da haste 0 8Kg m dead Mia 2Kg Massa a deslocar pelo cilindro E 0 35 J Energia de impacto a 6 bar perm Nas vari veis acima descritas apenas a massa da haste e a energia de
128. pos de ciclo de todos os atuadores para ambos os est gios da M quina conforme as posi es que cada atuador tem de percorrer Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 43 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios Cap 6 Projeto Detalhado 44 Cap 6 Projeto Detalhado Como j foi dito ao longo do relat rio de disserta o a m quina a desenvolver consiste em dois est gios No primeiro est gio s o colocadas as teclas no painel frontal atrav s de ventosas que s o conduzidas por guias lineares desde o suporte de teclas at ao front tendo uma determinada sequ ncia para a introdu o das teclas No segundo est gio o painel frontal conduzido por um conveyor desde a inser o de teclas at zona de teste de teclas em que atrav s da coloca o do front numa parede vertical se efetua o teste as teclas seguindo uma determinada sequ ncia Nos subcapitulos que se seguem foi feita uma an lise descritiva dos atuadores que foram selecionados em fun o das tarefas necess rias a efetuar 6 1 PROJETO DETALHADO PARA A INSER O DE TECLAS 6 1 1 GUIAS LINEARES Como j foi referido no subcapitulo 5 1 2 a tecnologia escolhida para a manipula o das teclas foram as ventosas Para a manipula o das teclas necess rio uma conjun o de equipamentos que permitam ter movimentos em tr s eixos Para ser mais f cil a compreens
129. preenchidas a verde MODO PRODU O Menu Principal Figura 1 Ilustra o gr fica das teclas em bom estado Caso a peca seja considerada n o conforme a m quina p ra neste passo espera de confirmac o na consola de interface por parte do operador antes de libertar a peca garantindo que o operador tem conhecimento que a peca n o est em conformidade Neste caso a consola apresenta o resultado de quais as teclas que est o dentro e fora dos limites por interm dio de cores em que a cor vermelha indica que n o est em conformidade tendo o operador que retirar o produto da linha de montagem Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 9 Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas MODO PRODU O Menu Principal Figura 2 Ilustra o gr fica das teclas em n o conformidade 2 1 CICLO DE TRABALHO DO DISPOSITIVO ATUAL O ciclo de trabalho do dispositivo atual consiste em quatro etapas a introdu o de teclas manualmente no painel frontal calcamento do front Painel Frontal calcamento das teclas e por fim o teste das teclas por parte da atua o dos SMAC Para a introdu o das teclas o operador tem uma base para inserir o suporte de teclas e outra plataforma ninho para colocar o front como a Figura 3 demonstra Figura 3 Ninho para o Suporte de teclas e para o Front Depois de se ter introduzido as teclas no painel frontal o ninho
130. rida pelos SMAC est apresentada na Tabela 23 juntamente com a velocidade para as respetivas posi es Tabela 23 Dist ncias percorridas pelos SMAC s DFME 1 mm Velocidade m s DFME 2 mm Velocidade m s Os tempos para os SMAC s est o representados na Tabela 24 sendo que estes tempos representam apenas meio ciclo Ida por exemplo como tal ida e volta ser o dobro do c lculado Tabela 24 Tempos de atua o para os SMAC s EMEA Tempo Tempo _ SMAC ID e Tempo de ciclo para o est gio de teste funcional das teclas Resta agora fazer um somat rio dos tempos de cada um dos atuadores seguindo a sequ ncia de atua o como a Tabela 25 apresenta Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 91 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 25 Sequ ncia e tempo total para o Est gio de teste de teclas wr 9E 00 99 O tempo total para o est gio de teste de teclas ser de aproximadamente 14 segundos As etapas que acrescentam mais tempo neste est gio s o sem d vida a rota o e coloca o do front na parede o que faz com que neste est gio o tempo de ciclo seja muito mais longo comparando com o est gio de inser o de teclas 6 3 Tempo total de ciclo O tempo total do ciclo de todo o dispositivo de aproximadamente 1 segundos o que resulta numa redu o do tempo de ciclo para menos de metade em rela o ao equipamento existente o que bast
131. s percorridas pelos SMAC S 91 Tabela 24 Tempos de atua o para os 5 0 20 220 1 91 Tabela 25 Sequ ncia e tempo total para o Est gio de teste de 92 Tabela 26 Propriedades da consola KTP400 Comfort 28 98 Tabela 27 Principais Propriedades do S7 400 CPU 412 2 eterna 109 XVI Mestrado Engenharia Mec nica LISTA DE ACR NIMOS SMAC Atuadores lineares eletricos Front Painel Frontal PLC Controlador L gico Programavel Grafcet Graphe Fonctionnel de Commande Etapes Transition IEC International Eletrotechnical Commission ADEPA Agence nationale pour le Developpement de la Production Automatis e SFC Sequential Functional Chart LD Ladder xvii Mestrado Engenharia Mec nica XVIII Cap 1 Introdu o CAP TULO 1 1 INTRODU O Neste cap tulo feita uma an lise s principais prioridades das empresas que necessitam de automatizar os seus processos seguido das principais motiva es e objetivos que se pretende com este trabalho O equipamento desenvolvido ser automatizado de forma a ser poss vel diminuir o tempo de ciclo Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 1 Cap 1 Introdu o Estudo da Fiab
132. s por que a carga aplicada perpendicularmente ao eixo da guia que reduz a capacidade de trabalho Como tal houve necessidade de escolher uma combinac o de guia e servomotor que fosse mais equilibrado dai que se tenha escolhido a combinac o n mero 5 como a Figura 56 demonstra que resulta numa utilizac o de 5276 do fuso 4276 do motor e 4676 do guiamento Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 59 Cap 6 Projeto Detalhado Application System parameters Selection filter Guide Results Details Project Data Results Results No 5 Selected drive Overview about performance data Axis Motor Controller Required Possible Please ensure that the following dem by axis dynamic values the dimensioning is Usable length 193 000 mm 200 000 mm based on do not exceed the limit HE values of your equipment paa mee y mm mm o sa PP Horizontal 0 1 34 kg 6 kg celeration m s _ r f Additional external force 0 0 Deceleration 4 557 m s 3 N Travel time Dwell time 0 842 s Gui 193 000 n EOS AS 2000530 EMMS AS 55 S Tx CMMS AS C4 3A G2 ee ix operation These values may differ No gear Power sec n Dwell time 5 from catalogue data Axial kit 230 VAC EAMM A D32 55A 102 Results Optimum sizes of the axes Critical stroke Travel time Maximum 5 000 s Servo motors Minimum duty ratio User defined 25 No
133. superior e inferior tal como foi feito com os atuadores DFME A Figura 86 mostra o posicionamento dos SMAC s para a divis o de SMAC s esquerdos direitos com superiores e inferiores Figura 86 Posicionamento dos SMAC s em fun o dos atuadores DFME Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 85 Cap 6 Projeto Detalhado wc Dire o do Inferior 1 Superior S Sentido do SMAC Esquerdo E Direito D Posi o do SMAC Figura 87 Codifica o do posicionamento dos SMAC 6 2 5 CONFORMIDADE DO FRONT A conformidade de um painel frontal dada caso n o haja nenhuma tecla que exceda a forca prevista 0 25N para um deslocamento de 2 22mm para os quais os SMAC s est o program veis Caso haja alguma tecla que n o cumpra com os requisitos definidos o painel frontal imediatamente rejeitado causa da rejei o de um front pode ter in meras origens tal como j enunciado no cap tulo 5 2 3 Como a manipula o do ont saida da m quina n o vai ser caso de estudo e podendo existir duas op es um oper rio a fazer a transfer ncia para a m quina seguinte e tamb m retirar o produto da linha caso haja necessidade ou um sistema automatizado que fa a estas duas fun es Como n o ir ser especificado o m todo de transporte do front e como consequ ncia o caminho que este ir seguir apenas se usou duas l mpadas para indicar o estado de conformidade do
134. ta a criticidade deste ponto visto que tem de vencer bastante in rcia 2Kg em 200mm No entanto o motor apenas vai fazer a rota o do conjunto quando este est recuado portanto a situa o critica para o motor sempre na situa o acima descrita sendo a restante massa desprezav l tendo em conta que est muito pr xima do centro de rota o O resultado do programa para os par metros acima descritos est apresentado na Figura 9 Application System parameters Selection filter Motion profile Results Details Results Results No 1 Selected drive 6 Results 5 5 100 5 5 CMMS AS C4 3A G2 80 65 5 5 10 Power section 230 VAC a o Detailed motion profile Cycle time Travel time Dwell time Maximum 5 5 Project Data Overview about performance data Mass moment of inertia Required Possible 800 000 kecm 1822 270 kgcm 200 000 mm 0 00 Nm 19 80 Nm 0 333 5 0 200 s Report filter Rotary module jis Sizd Motor Servo A Servo AC Servo AC Servo Servo Servo UN Motor Size Gear 100 5 100 100 100 5 100 100 5t 3 1 5 5 1 3 1 5 1 Motor Travel time 0 133 0 129 0 124 0 139 0 132 0 128 Figura 79 Dimensionamento e escolha do Servo Motor respons vel pela rotac o do conjunto Por indicac o do programa este indic
135. tada estas apresentam vantagens e desvantagens destacando se as seguintes e Menor exatid o de posicionamento e est sujeita a um maior desgaste e Menor ciclo de vida e Capacidade de suportar cargas reduzida em compara o com o fuso Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 48 Cap 6 Projeto Detalhado A principal vantagem deste tipo de guia linear est na maior rapidez com que consegue mover isto em parte devido baixa in rcia que estes equipamentos apresentam comparando com os fusos Figura 42 Exemplo de Guia Linear com correia dentada 21 Relativamente a guias que utilizam fusos estas apresentam mais fatores positivos em rela o s correias para a aplica o desejada As suas vantagens s o as seguintes e Maior rigor de posicionamento 0 02mm de resolu o dentro dos produtos da Festo e Suporta cargas mais elevadas e Ciclo de vida mais longo A sua maior desvantagem o seu pre o comparativamente as guias de correia dentada Figura 43 Exemplo de guia linear movimentada por fuso 22 Antes de se escolher qual dos dois tipos de guias se vai escolher necess rio falar sobre o suporte de teclas isto por que a guia respons vel pela movimenta o neste eixo tem que se deslocar desde o suporte de teclas at ao painel frontal Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 49 Cap
136. te and time of day O String Char 7 Process image J ProfiEnergy 5 Module parameter assign v Technology Description 5 PID Control b 7j Function modules T Communication Narne Description r 7 S7 communication 7j Open user communication gt WEB Server 5 Communication processor gt 7 Communication with Sla 7 PROFINET 7 MPI communication 7 GD communication 5 TeleService Project Tese opened 141 Anexo B B3 SFC1 F2 PREPARACAO INS TECLAS B3 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES B3 2 VARI VEIS ASSOCIADAS S ETAPAS 113 6 11 2 RA SFC F2 CT_48 TESTE TECLAS 9413 6 X_1_SFC1_F2_ 0 7 5 5 0 7 941 0 EPA X 4 Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dio 142 Anexo B B3 3 ACOES 186 6 186 5 X 2 Y Y_A1_ 88 1 189 0 V A5 1 V A5 7087 6 188 5 W A2 1 VAZ F U 182 4 0 182 4 194 0 0 TF ps 182 6 82 7 TSP 0 TSP_ B4 SFC1 F2 TESTE TECLAS B4 1 CONDI ES DE TRANSPOSI O DAS TRANSI ES 413 6 7911 5 X 1 5 F2 X 55 PREP INS 9023 6 TESTE TECLAS TECLAS CI 3 7819 4 7023 7 us T CT 2 TESTE 7828 7 3024 0 20 CT 3 TESTE 9124 2 5 TESTE 9019 4 9024
137. terac es n o acarretam mais operac es log sticas nem trabalhos intermedi rios como seria necess rio caso se opta se pelas garras para a manipulac o das teclas como foi dito em 5 1 1 Figura 29 Altera es efetuadas ao suporte de teclas Para al m da introdu o de paredes que permitam um guiamento perfeito s teclas foi ainda alterado a disposi o das teclas no suporte em rela o ao original no entanto no cap tulo 6 1 4 ser explicado e contextualizado de uma melhor forma 5 2 TESTE DE TECLAS Para se efetuar o teste funcional s teclas s o utilizados atuadores denominados por SMAC Os SMAC s s o atuadores el tricos program veis baseados no movimento de bobina em que num nico atuador consegue se conjugar velocidade acelera o for a e posi o com uma resolu o de posicionamento na ordem dos 5um sendo que nalguns casos a resolu o pode chegar aos 0 De um modo geral o curso m ximo de um SMAC pode chegar aos 200 mm e atingir uma for a m xima de 500 N sendo que quanto maior for o curso de um SMAC menor ser a for a m xima dispon vel e vice versa Figura 30 Atuadores SMAC s Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 37 Cap 5 Projeto Conceptual Desenvolvido Como tal estes atuadores s o extremamente importantes para verificar a conformidade das teclas visto que necess rio verificar na mesma ac o o deslocamento que uma tecla
138. to Conceptual Desenvolvido pressiona exatamente no centro da tecla Deste modo consegue se testar se realmente as teclas est o em conformidade com a utiliza o final a que o produto vai estar sujeito Para que seja poss vel a coloca o do front na vertical foi necess ria a aplica o de um sistema do estilo pick and place para manipular o front juntamente com a sua base Optou se por se usar uma base para manipular o painel frontal para n o danificar o produto com riscos ou eventuais marcas que fizessem com que o front estivesse em n o conformidade Para manipular a base do painel frontal usou se uma garra acoplada a um cilindro pneum tico quer por sua vez a plataforma de apoio desse cilindro est solid ria a um servo motor que o respons vel por colocar o front num plano vertical Sa Ed E gt Toat ji amm e Figura 35 Teste de teclas 1 Painel Frontal 2 Servo Motor 3 Cilindro Pneum tico 4 Guia de posicionamento dos SMAC s 5 Garra Este sistema representado para o teste de teclas n o foi alvo de grandes ponderac es uma vez que n o havia grandes alternativas para efetuar estas opera es Para a subida e descida de cada par de SMAC s poderia ser um cilindro pneum tico no entanto como era necess rio ter tr s posi es teve que se optar por um atuador capaz de parar com relativa exatid o em tr s posi es distintas e como tal a opc o de um atuador pneum tico f
139. uia linear EGC Eixo Z Figura 47 Guia Linear EGC Resta agora selecionar a guia respons vel pelo movimento no Eixo X estando esta respons vel por posicionar os cilindros para manipular as teclas que est o no suporte de teclas e posteriormente largar as teclas front Como tal esta guia apenas tem de cumprir o requisito imposto pela toler ncia das calhas representado na Figura 46 Outra condicionante para a escolha da guia para o eixo x que esta tem de permitir o encaixe com a guia EGC Eixo Z Dentro dos produtos que a Festo disponibiliza existe a hip tese de utilizar a guia EGSL A Tabela 2 apresenta as principais caracteristicas para a guia EGSL Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 52 Cap 6 Projeto Detalhado Tabela 2 Propriedades da Guia linear EGSL Eixo X Figura 48 Guia Linear EGSL O resultado da conjunc o das guias para o correto posicionamento dos cilindros para a manipulac o das teclas est representado na Figura 49 Figura 49 Sistema tridimensional para a Manipulac o das teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 53 Cap 6 Projeto Detalhado 6 1 2 MOTORES USADOS Para os tipos de guias escolhidas existem duas possibilidades de escolha os motores de passo e os servos motores Dentro destas duas possibilidades existem vantagens e desvantagens para cada uma no entanto os motores esc
140. ulo 6 1 1 como a Tabela 8 indica Tabela 8 Dist ncia entre os set points e a origem da guia linear EGC Dist ncia em rela o origem mm Na pr tica como os encoders dos motores utilizados s o absolutos a programa o destes feita com dist ncias sempre em rela o origem que a posi o zero definida ou seja a guia apenas se Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 70 Cap 6 Projeto Detalhado desloca 15 80 mm para atingir a posi o 2 mas internamente na programa o do motor s lhe interessa a dist ncia da posi o 2 em rela o origem Para o c lculo das velocidades teve que se inserir a carga que est aplicada na guia 3 54 Kg quanto maior for a carga na guia maior a dificuldade do servomotor em movimentar toda a carga O arranjo das cargas na guia como foi apresentado no cap tulo 6 1 3 e as caracteristicas do servomotor O Gr fico 1 apresenta a velocidade em fun o do tempo e da dist ncia que se pretende atingir Pela an lise do gr fico conclui se que o servomotor consegue mover e posicionar todo o conjunto para inserir tr s teclas em 0 33 segundos s mm v m s a m s 150 00 0 500 15 0 112 504 0 375 7 5 75 00 0 250 0 0 mU 37 50 0 125 7 5 m 0 00 0 000 15 0 0 000 0 085 0 170 0 255 0 340 t 5 Gr fico 1 Perfil da velocidade acelerac o em func o do tempo e dist ncia para atingir a p
141. unto associado a um tempo de suavizac o tempo de paragem de aproximadamente 1 segundo Com esta nova Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 88 Cap 6 Projeto Detalhado configura o da velocidade e acelera o possivel diminuir os esfor os no Servo Motor uma vez que usando as propriedades m ximas do mesmo este ficaria com uma sobrecarga de 95 do m ximo aceitavel Figura 9 e assim apenas se usa 20 das capacidades como a Figura 90 demonstra Application System parameters Selection filter Motion profile Results Details Parts list Project Data Results Results No 1 Selected drive Overview about performance data Possible Axis Motor ig Required Mass moment of inertia 800 000 kgcm 1822 270 kgcm ej 24 9 Distance of centre of 200 000 mm dy LAS gravitv to rotarv axis 42 8 Moving mass 2 kg External torque 0 00 Nm 19 80 Nm Travel time Dwell time 1 265 5 EMMS AS 100 S HS CMMS AS C4 3A G2 Dwell time 0 900 EMGA 80 P G5 SAS 10 Power section 230 VAC w Detailed motion profile Cycle time Travel time Dwell time Maximum 5 000 s No Rotary module Axis Size Motor Motor Size Gear Motor Travel time 1 Servo 100 5 a 20 96 0 365 Servo AC 100 M 3 1 12 0 365 Servo AC 100 M 5 1 11 0 365 Servo AC 100 5 5 1 31 0 365 Servo AC 100 M 3 1 B 7 0 365 Servo AC 100 M 5 1 B 1 0 365 N
142. uto R dios Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 8 Cap 2 Funcionamento do Dispositivo Atual de Teste de teclas O dispositivo atual de teste funcional de teclas necessita obrigatoriamente de interven o humana para a inser o das teclas no painel frontal Depois das teclas terem sido inseridas o painel frontal entra dentro do dispositivo e atrav s da atua o dos SMAC s 2 Atuadores el tricos capazes de averiguarem a conformidade das teclas estes verificam o estado das teclas O ciclo de funcionamento da m quina atual tem um tempo de 38 segundos Enquanto se efetua o teste s teclas o Operador para n o estar parado insere teclas num segundo painel frontal para que no fim do teste de teclas do primeiro painel frontal haja imediatamente outro painel para testar Posto isto um dos requisitos para o desenvolvimento do projeto conceptual seria que o tempo de ciclo fosse inferior aos 38 segundos do dispositivo atual A automatiza o do teste de an lise das teclas permite assim verificar quais as teclas que n o cumprem com os requisitos estabelecidos que consiste em percorrer uma determinada dist ncia para uma determinada for a id ntica que o utilizador do auto r dio ir exercer No caso de a totalidade das teclas serem v lidas a pe a solta e apresentado na consola de interface com o Oper rio as teclas
143. vai sofrer para uma determinada forca Para o teste de teclas os SMAC s est o programados para conseguirem mover 25 gramas numa dist ncia te rica de 2 33mm Como o SMAC usado tem uma resoluc o de bum e O cliente apenas exige rigor at cent sima e o SMAC tem uma resolu o de 5 mil simas este consegue assegurar o rigor pretendido da mensuranda 19 20 5 2 1 REAS DE APLICA O DOS SMAC S Devido a enorme potencialidade destes atuadores s o cada vez mais usados em diversas ind strias que necessitam de exatid o e rigor nos seus processos produtivos tais como na Industria Farmac utica Rob tica Corte por laser Digitalizac o de alta velocidade Medic o por coordenadas Teste de teclas Teste de interruptores Solda ponto a ponto entre outros Como na Industria autom vel se exige padr es de qualidade extremamente elevados e a utiliza o de SMAC s substitui a interven o humana leva a que acarrete um maior rigor por parte do controlo efetuado pelos SMAC s conseguindo testar a qualidade de um produto com a certeza que usou determinados valores como por exemplo a forca com que se acionou uma tecla enquanto que com a interven o humana imposs vel efetuar sempre a mesma for a De acordo com o s tio de internet da empresa SMAC as principais aplica es na Ind stria Autom vel s o as seguintes e Teste do bot o do cinto de seguran a Neste teste efetuado o controlo de qualidade da for a necess ria p
144. vel a 27 de Setembro de 2013 em http www ifm com ifmpt web news dervision sensor nimmt ihre produktion unter die lupe html 29 TIA Portal Fabricante Siemens vers o V11 d sponivel a 11 de Novembro de 2013 em http www industry siemens com topics global en tia portal controller sw tia portal Pages Default aspx 30 Scheneider Electric Schene der Electric disponivel a 13 de Junho de 2013 em www schneider electric com 31 Siemens Automation Human Machine Interface disponivel a 13 de Junho de 2013 em www automation siemens com mcms human machine interface en operator interfaces hmi comfortpanels 32 Machado J Seabra E A Systematized approach to obtain dependable controllers specifications Universidade do Minho 2010 33 Siemens Automation Standard CPU s disponivel a 02 de Maio de 2013 em http www automation siemens com mcms programmable logic controller en simatic s controller s 400 cpu standard cpus pages default aspx SIMATIC 20S7 400 20CPU 20412 2 20 34 Machado J Seabra E A Systematized approach to obtain dependable controllers specifications Universidade do Minho 2010 35 Machado J Le o et al Design and Development of an Industrial Network Laboratory Guimar es Universidade do Minho Estudo da Fiabilidade de Equipamento de teste da qualidade dos bot es de Auto R dios 116 Anexo ANEXO A SIMULA O DOS SFC 61131 3 OBTIDO

Samuel Damas Teixeira Estudo e Caracterização da Fiabilidade de

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