Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Etec “JORGE STREET”
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA
Braço hidráulico controlado por seringas
Cainã Ribeiro Sabella
Talita da Silva Leite
Professor Orientador:
Vinicius Vono Peruzzi
São Caetano do Sul / SP
2014
Braço hidráulico controlado por seringas
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como pré-requisito para
obtenção do Diploma de Técnico em
Mecatrônica.
São Caetano do Sul / SP
2014
Queremos agradecer em primeiro lugar а Deus,
pela força е coragem durante toda esta longa
caminhada. A todos os professores do curso,
qυе foram tão importantes em nossa vida
acadêmica е no desenvolvimento desta
monografia, e a nossa família por sua
capacidade de acreditar е investir em nós.
AGRADECIMENTOS
Nossos sinceros agradecimentos a todos aqueles que de alguma forma
doaram um pouco de si para que a conclusão deste trabalho se tornasse possível.
Aos nossos pais e irmãos que com muito carinho e apoio, não mediram esforços
para que chegássemos até esta etapa de nossas vidas. Agradecemos em especial
ao marceneiro Valter e a Indústria Metalúrgica Salmazo Ltda. que colaboraram de
maneira efetiva com este projeto, cedendo espaço, tempo e apoio para sua
realização.
RESUMO
O objetivo do projeto é mostrar ao leitor e aos iniciantes na área industrial, que
através de projetos simples e que podem ser aperfeiçoados, pode-se reduzir esforço
físico nas atividades industriais. Tem se como justificativa para a idealização deste
projeto, o fato de que atualmente as indústrias buscam constantemente serem
competitivas no mercado em que atuam dessa forma as mesmas investem em
tecnologias e métodos que diminuam o tempo gasto e o esforço físico nas
atividades, e aumente a produtividade, lucratividade e tragam “inovação” e avanços
tecnológicos, com o objetivo final de “satisfazer o cliente”.
Palavras-chave: Robôs; tecnologia; braço hidráulico.
Lista de Figuras
Figura 1: Exemplo Principio de Pascal ...................................................................... 11
Figura 2: Fluxograma do processo de montagem do braço hidráulico controlado por
seringas ..................................................................................................................... 12
Figura 3: Croqui Braço hidráulico controlado por seringas ........................................ 13
Figura 4: Pesquisa de Material .................................................................................. 14
Figura 5: Cronograma primeiro semestre .................................................................. 15
Figura 6: Cronograma segundo semestre ................................................................. 16
Figura 7: Projeto Final ............................................................................................... 17
Figura 8: Rolamento .................................................................................................. 18
Figura 9: Base ........................................................................................................... 18
Figura 10: Base+Rolamento ...................................................................................... 18
Figura 11: Estrutura ................................................................................................... 19
Figura 12: Dimensional Estrutura .............................................................................. 19
Figura 13: Parafusando Dobradiças .......................................................................... 20
Figura 14: Dobradiças Completas ............................................................................. 20
Figura 15: Montagem Primeira Base ......................................................................... 20
Figura 16: Junção da Estrutura +Primeira Base ........................................................ 21
Figura 17: Dimensional da Primeira Base ................................................................. 21
Figura 18: Componentes Segunda Base .................................................................. 22
Figura 19: Dimensional ............................................................................................. 22
Figura 20: Braço Completo isento de Seringas ......................................................... 23
Figura 21: Componentes Confecção Garra ............................................................... 23
Figura 22: Garra Fixa Segunda Base ........................................................................ 23
Figura 23: Projeto Completo...................................................................................... 24
Figura 24: Funções das Seringas.............................................................................. 24
Figura 25: Croqui com Composição das Seringas .................................................... 25
Figura 26: Seringas com as devidas explicações em sequência .............................. 26
Figura 27: União das Seringas .................................................................................. 27
Figura 28: Avanço e retorno do êmbolo .................................................................... 27
Sumário
1
INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 8
1.1
Tema e delimitação .......................................................................................... 8
1.2
Objetivo geral ................................................................................................... 8
1.3
Justificativa ....................................................................................................... 8
1.4
Metodologia ...................................................................................................... 9
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 9
2.1
Tecnologia e inovação ...................................................................................... 9
2.2
Conceitos de produtividade ............................................................................ 10
2.3
Principio de Pascal ......................................................................................... 10
3
PLANEJAMENTO DO PROJETO ..................................................................... 11
3.1
Fluxograma do Processo ................................................................................ 11
3.2
Croqui ............................................................................................................. 13
3.3
Pesquisa de Material ...................................................................................... 14
3.4
Previsão de Custos......................................................................................... 14
3.5
Cronograma Geral .......................................................................................... 14
4
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ............................................................... 17
4.1
Base giratória + Suporte ................................................................................. 18
4.2
Estrutura do Braço + Base giratória ................................................................ 19
4.3
Primeiro Apoio do braço + Estrutura do braço ................................................ 20
4.4
Segundo Apoio do braço ................................................................................ 22
4.5
Confecção da garra ........................................................................................ 23
5
RESULTADOS OBTIDOS ................................................................................. 24
5.1
Posicionamento das seringas ......................................................................... 24
5.2
As Seringas .................................................................................................... 27
8
1
1.1
Introdução
Tema e delimitação
O Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado a seguir, foi idealizado
pelos alunos Cainã Ribeiro Sabella e Talita da Silva Leite, os quais obtiveram como
principais parceiros a Indústria Metalúrgica Salmazo Ltda. e a Marcenaria Valter
produtos em Mdf. Inicialmente após realizarem-se diversas pesquisas nas áreas de
mecânica e mecatrônica em geral, optou-se por idealizar um projeto que pudesse
aproximar mais os leitores e os iniciantes na área industrial a realidade que de fato
se vive dentro de uma organização, oferecendo aos mesmos, uma visão mais ampla
do cotidiano de uma indústria. O tema deste trabalho e a idealização do braço
hidráulico controlado por seringas têm como base, o Princípio de Pascal que de
maneira sucinta nada mais é do que criar mecanismos capazes de levantar grandes
pesos realizando o mínimo de força, assim o projeto se enquadra nas áreas de
mecânica e hidráulica, onde se colocou em prática o que se aprendeu no decorrer
do curso técnico em Mecatrônica e através das experiências obtidas no estágio
realizado ao longo do curso.
1.2
Objetivo geral
O objetivo do projeto é mostrar ao leitor e aos iniciantes na área industrial,
que através de projetos simples e que podem ser aperfeiçoados, pode-se reduzir
esforço físico nas atividades industriais, como exemplo tem se o ato de retirar peças
de determinada máquina e armazená-las em caixas, neste caso com o auxilio de um
braço hidráulico, caberá ao colaborador apenas a incumbência de determinar o local
e a posição que se quer inserir as peças.
1.3
Justificativa
Tem se como justificativa para a idealização deste projeto, o fato de que
atualmente as indústrias buscam constantemente serem competitivas no mercado
em que atuam dessa forma as mesmas investem em tecnologias e métodos que
diminuam o tempo gasto e o esforço físico nas atividades, e aumente a
produtividade, lucratividade e tragam “inovação” e avanços tecnológicos, com o
objetivo final de “satisfazer o cliente”.
9
1.4
Metodologia
Para execução do trabalho de pesquisa, a metodologia utilizada colaborou de
maneira efetiva para o desenvolvimento eficaz do projeto. Foram realizadas
pesquisas bibliográficas em artigos de fontes confiáveis e em páginas da internet,
através destas pesquisas o projeto do braço hidráulico controlado por seringas foi
confeccionado com a utilização de materiais de baixo custo, como pedaços de
madeira e seringas.
2
2.1
Fundamentação Teórica
Tecnologia e inovação
Sabe-se que na atualidade a busca constante por produtividade e vantagens
competitivas entre as organizações, tem levado o ser humano a explorar suas
habilidades em desenvolver processos e produtos mais eficientes. Desde a época
de Henry Ford, muitos gestores e empresários, consideravam a necessidade de
aplicar melhor o tempo gasto em produção de determinados produtos, além de
diminuir a necessidade de mão de obra “humana”.
Esta necessidade leva as organizações a buscarem novas tecnologias e
inovações nos processos, a partir disso diversas pesquisas foram realizadas e um
dos itens mais requisitados foram os braços hidráulicos, pois realizam o transporte
de materiais na linha de produção reduzindo o tempo no transporte e aumentando a
produtividade.
Sendo assim, é fundamental refletir sobre como agilizar o desempenho,
produtividade e qualidade, já que o mercado está cada vez mais competitivo e
globalizado, os prazos requisitados são curtos e com tarefas diversificadas. De
maneira sucinta entende-se que a produtividade é decorrente da eficiência e do
rendimento da mão de obra envolvida nas tarefas.
10
2.2
Conceitos de produtividade
A produtividade hoje em dia é uma das principais diretrizes nas empresas, o
fato de produzir mais com menos tem atraído a ideia dos gestores e diretores das
organizações. Segundo Dantas (2011) em 1766 o termo produtividade, foi utilizado
por um economista francês em um artigo, ainda em 1883 Littre abordou o tema com
a ideia de capacidade de produzir. Para Costa (1983) apud Souza (2006), há
divergências no significado da palavra produtividade segundo a pessoa consultada,
para um engenheiro seria a quantidade que se produz para um administrador seria a
relação de investimento e lucro.
Para Ferreira e Ramos (2010) produtividade se trata de executar uma
atividade com a quantidade reduzida do que de fato se necessita. Stevenson (2001)
acrescenta que lideres das organizações em geral tem se preocupado muito com a
questão “produtividade”, por estar diretamente ligada com competitividade. De
acordo com Moreira (2001) pode-se considerar produtividade o quanto se produz de
bens ou serviços, ou seja, o maior ou menor aproveitamento dos recursos nos
processos produtivos.
Os conceitos descritos acima mostram claramente a importância que se tem
em pensar na questão produtiva nas organizações, através de estratégias bem
definidas, podem-se alcançar as metas determinadas e alavancar os níveis de
produtividade, e através destes conceitos pode-se relacionar o Principio de Pascal
ao projeto que foi idealizado pelos alunos.
2.3
Principio de Pascal
De maneira resumida tem se que o principio de Pascal é uma das aplicações
tecnológicas mais interessantes na Física, pois com ele pode-se aplicar uma força
em certas situações, e a mesma ser multiplicada sem grandes esforços. Blaise
Pascal (1623- 1662) demonstra que uma pressão aplicada em um fluido confinado, é
transmitida de maneira integral para todas as posições do fluído e para as paredes
do recipiente. Em um braço mecânico, a força (Newton) aplicada no cilindro é
proporcional à área, quando o fluído é pressionado para o outro êmbolo, é difícil
impedir que o outro êmbolo suba já que a força é maior. Abaixo segue uma simples
explicação:
11
Figura 1: Exemplo Principio de Pascal
Ao longo deste trabalho, serão descritos todos os processos para a
idealização do Braço hidráulico controlado por seringas, onde o leitor poderá
analisar e entender sua função nas indústrias em geral.
3
Planejamento do Projeto
A partir deste capitulo, serão descritos todos os passos fundamentais para a
idealização do projeto braço hidráulico controlado por seringas.
3.1
Fluxograma do Processo
Para o desenvolvimento eficaz do projeto, viu-se a necessidade de criar um
fluxograma de processo, onde se pode analisar cada passo e decisão que deverá
ser tomada, de acordo com as diversas situações que podem ocorrer nos processos
relacionados ao braço hidráulico controlado por seringas. Segue abaixo imagem
ilustrativa do fluxograma:
12
Início
Montar Componentes
do Projeto
Testar
Ajustar
NÃO
SI
M
Pegar peças
Funciona?
Armazenar Peças
na caixa
Enviar para
Inspeção Final
SI
M
NÃO
Armazenadas
corretamente?
Embalar
Estocar
Expedir
Fim
Figura 2: Fluxograma do processo de montagem do braço hidráulico controlado por seringas
Retrabalho
13
3.2
Croqui
Inicialmente optou-se por esboçar o croqui do braço hidráulico controlado
por seringas em folha de papel A4, logo se preferiu transferi-lo para o software
AutoCad 2D versão 2014, onde pode- se ter uma visão mais ampla e significativa do
projeto, de modo que o leitor possa analisar cada componente que integra o projeto.
Figura 3: Croqui Braço hidráulico controlado por seringas
14
3.3
Pesquisa de Material
Após realizar pesquisas em diversos estabelecimentos na região de São
Caetano do Sul, adquiriram-se os seguintes itens para a idealização do projeto braço
hidráulico controlado por seringas. Segue abaixo a relação de materiais utilizados:
Pesquisa de Material
Materiais
Quantidade
Madeira MDF
16
Cola para Madeira (Araldite)
1
Parafusos
10
Tinta Spray ( Vermelha e Preta)
2
Barbante
1
Elástico
1
Seringas 20 ml
4
Seringas 10 ml
4
Mangueira para Aquário
1
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
Preço
50,00
13,94
3,00
24,00
2,50
0,50
8,00
6,00
6,00
Figura 4: Pesquisa de Material
3.4
Previsão de Custos
Após adquirir os materiais listados acima, tem se como custo inicial o valor
de R$ 113,94 para a montagem completa do projeto. Os valores discriminados
podem variar de acordo com a região em que o projeto irá ser realizado. Nota-se que
o projeto possui custos x benefício viáveis, pois os resultados obtidos são
satisfatórios,
como
exemplo
tem-se
a
diminuição
de
esforço
físico,
consequentemente maior produtividade e lucratividade para a organização.
3.5
Cronograma Geral
O cronograma do projeto é o plano de distribuição das etapas de sua
execução, em períodos de tempos verdadeiros com o objetivo de organizar e
distribuir racionalmente, em suas etapas, o tempo disponível para a execução do
projeto.
Segue abaixo os cronogramas do primeiro e segundo semestres, com as
devidas descrições das etapas do projeto, e o período previsto e realizado.
15
Figura 5: Cronograma primeiro semestre
16
Figura 6: Cronograma segundo semestre
17
4
Desenvolvimento do Projeto
Na atualidade é comum as pessoas se utilizarem da tecnologia em diversas
tarefas para que se diminua o esforço físico e se ganhe “tempo”, nas indústrias não
é diferente. Neste capitulo serão descritos e ilustrados todos os processos de
montagem do braço hidráulico controlado por seringas. De maneira resumida, tem
se que o braço hidráulico possui movimentos verticais, onde o mesmo é unido a uma
garra com o objetivo de transportar cargas, e através de um sistema hidráulico que
proporciona maior força ao braço. Os cilindros posicionados de maneira eficiente
proporcionam maior pressão e alavanca para levantar grandes cargas, aumentando
a produtividade, diminuindo custos e mão de obra. Segue abaixo passo a passo da
montagem com as devidas explicações:
Figura 7: Projeto Final
18
4.1
Base giratória + Suporte
A base giratória propriamente é a base do projeto, a mesma foi parafusada
no suporte de madeira. O movimento de rotação desta base giratória se dá através
da polia com rolamento, onde a polia é fixa e o rolamento tem a função de rotação
do “eixo”.
Figura 8: Rolamento
100 mm
Figura 9: Base
Figura 10: Base+Rolamento
19
4.2
Estrutura do Braço + Base giratória
Com as peças de MDF adequadas, formou-se a estrutura do braço. A
mesma foi fixada com Araldite e logo em seguida parafusada na base giratória, com
duas dobradiças e oito parafusos M6X1. 0
Figura 11: Estrutura
Figura 12: Dimensional Estrutura
20
Figura 13: Parafusando Dobradiças
Figura 14: Dobradiças Completas
4.3
Primeiro Apoio do braço + Estrutura do braço
No primeiro apoio, as peças com dimensões 45x45 mm foram parafusadas a
madeira MDF com dimensões 45x45 mm e diâmetro no centro foi utilizada neste
primeiro apoio, pois foi posicionada à seringa de 10 ml, como mostra as imagens
abaixo. Para a união dos componentes, foram utilizados, também parafusos M6X1,0
Figura 15: Montagem Primeira Base
21
Figura 16: Junção da Estrutura +Primeira Base
O diâmetro
Ø deve ser
do mesmo
diâmetro da
seringa.
45
mm
45 mm
45 mm
40
mm
Figura 17: Dimensional da Primeira Base
22
4.4
Segundo Apoio do braço
Para a junção dos componentes do segundo apoio usou-se cola “Araldite”.
Figura 18: Componentes Segunda Base
60 mm
150
mm
50 mm
35 mm
Figura 19: Dimensional
Para unir o segundo apoio ao primeiro como na imagem a seguir, parafusouse ambos os lados com parafuso M6X1.0.
23
Figura 20: Braço Completo isento de Seringas
4.5
Confecção da garra
Para o funcionamento da garra foi utilizado elástico, barbante e parafusos
pequenos. Segue em anexo imagens para melhor ilustração.
Figura 21: Componentes Confecção Garra
Figura 22: Garra Fixa Segunda Base
24
Após a montagem de todos os componentes exceto as seringas, tem se o
projeto da seguinte maneira:
Figura 23: Projeto Completo
5
Resultados Obtidos
Neste capitulo, serão demonstrados todos os passos do funcionamento do
braço hidráulico controlado por seringas.
5.1
Posicionamento das seringas
Braço Hidráulico Controlado por seringas
Tipo
Função
Motivo
Seringa 1
20 ml Girar Base
Maior tração *
Seringa 2
20 ml Elevar braço
Maior força
Seringa 3
10 ml Elevar base da garra
Leve e conciso
Seringa 4
10 ml Abrir/Fechar garra
Leve e Adequado
* Tração: Caracterizada pela tendência do elemento na direção da força atuante.
Figura 24: Funções das Seringas
25
Figura 25: Croqui com Composição das Seringas
Seringa 1 – 20 ml
Por possuir maior tração e ter a função de contornar o braço todo, essa
seringa foi à selecionada. O êmbolo da seringa B fica fixo a base giratória para a
realização desta tarefa parafusou-se esse êmbolo. Assim , quando a seringa A for
acionada, à seringa B executa sua função de rotação.
Seringa 2 – 20 ml
Tem a função de elevar o primeiro apoio do braço hidráulico. Esta seringa
também possui maior tração, ou seja, sua capacidade para elevar determinado peso
é maior. O êmbolo desta seringa é parafusado nas MDF de dimensões 45X45.
Assim , quando a seringa A for acionada , à seringa B executa sua função de
elevação.
Seringa 3 – 10 ml
A seringa 3 irá realizar a função de elevar levemente o segundo apoio. Esta seringa
foi colocada em determinado ângulo a ponto do Êmbolo da seringa encostar-se às
costas do apoio, após essa tarefa, parafusar esse êmbolo. Segue abaixo a ilustração
do posicionamento para melhor entendimento.
26
Seringa 4 – 10 ml
A seringa 4 terá a função de abrir e fechar a garra. Ela é posicionada acima das
garras e fixada com abraçadeiras. O ideal foi cortar as laterais da seringa e fazer um
furo no restante para passar o barbante e fixa-los na garra. Após a pressão da
seringa A sobre o êmbolo da seringa B, a função é completada, ou seja, a garra abre
após o êmbolo avançar e fechar a garra quando o êmbolo retornar. Segue abaixo a
imagem para melhor entendimento.
Figura 26: Seringas com as devidas explicações em sequência
27
5.2
As Seringas
O retorno do êmbolo das seringas se dá pelo fato de que, ao avançar o
êmbolo da seringa A, a pressão atmosférica na seringa B é menor, executando
assim sua função: avançar o êmbolo B. E ao retornar o êmbolo A, o êmbolo da
seringa B também retorna. Segue abaixo a imagem das seringas:
Figura 27: União das Seringas
ÊMBOLO
B
A
Figura 28: Avanço e retorno do êmbolo
28
Conclusão
Desta forma pode-se concluir que o projeto do braço hidráulico controlado
por seringas pode ser aplicado de maneira eficaz nas indústrias em geral. Ao longo
do projeto foram encontradas algumas dificuldades no que se refere à estrutura do
mesmo, porém as mesmas dificuldades logo foram sanadas com o auxílio de
pessoas qualificadas. A idealização do projeto tem como objetivo principal a redução
de esforço físico nas atividades industriais, caso o projeto seja implantado em
organizações, nota-se sua viabilidade, pois os custos são baixos diante dos
benefícios que serão obtidos, como maior lucratividade, produtividade e inovação
como foco principal a “satisfação do cliente”. Como possíveis trabalhos futuros,
pode-se apontar que se estudem formas de aprimoramento dos materiais, de modo
que se possam utilizar equipamentos até mesmo pneumáticos e eletropneumáticos,
para agilizar os processos citados anteriormente.
29
Referências
DANTAS, Fernando. Produtividade brasileira está parada há 30 anos – 2011.
Disponível em: <http://economia.estadao.com.br/noticias/economia,produtividadebrasileira-esta-parada-ha-30-anos,89305,0.htm>. Acesso em 10/11/2011
MOREIRA, Daniel A.. Administração da Produção e Operações. 5ª. Ed. São
Paulo: Pioneira, 2001.
RAMOS, B.S; FERREIRA, C.L. O aumento da produtividade através da valorização
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SOUZA, Ubiraci. E. L. de. Como aumentar a eficiência da mão de obra: Manual
de gestão da produtividade na construção civil. Pini. São Paulo, p. 24, 25, 32, 97,
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STEVENSON W. J. (2001) Administração das Operações de Produção. Rio de
Janeiro: Editora LTC.
30
31