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MESA DE COORDENADAS XZ
Aline de Carvalho Messias
Denis da Silva Lima
Jhonny Pabullo Santos
Leonardo Nunes Chaves
Projeto Integrador do curso de Engenharia Mecatrnica, mdulo Mecatrnica,2 Semestre
Srgio Fernandes de FreitasRaimundo Samuel de Arajo Santana
Professores Orientadores
Guarulhos
2013
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FACULDADE ENIAC
MESA DE COORDENADAS XZ
_____________________________________Aline de Carvalho Messias
_____________________________________Denis da Silva Lima
_____________________________________Jhonny Pabullo Santos
_____________________________________Leonardo Nunes Chaves
_____________________
Srgio Fernandes de FreitasOrientador Acadmico
Guarulhos
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2013
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s nossas famlias, que sempre nos apoiaramdurante esse semestre.
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graa divina comear bem. Graa maiorpersistir na caminhada certa. Mas graa dasgraas no desistir nunca
Dom Hlder Cmara
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AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos nossos familiares que nos apoiaram em nossa carreira e
compreenderam o nosso estresse pela presso que passamos. Aos nossos professores
que deram o fundamento para a elaborao da mesa. Aos tutores responsveis pela
oficina mecnica, que nos fizeram inmeros favores. amigos de sala que nos ajudaram
com ideias construtivas e alunos de semestres adiante do curso de mecatrnica, quais
acabamos conhecendo na oficina da faculdade e que alm de ideias nos ajudaram com
materiais que no possuamos e que precisvamos. E claro, ns mesmos, pois
sabemos que sem a ajuda de um para o outro no conseguiramos atingir o resultado
final.
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RESUMO
Este documento compe o Projeto Integrador do 2 Semestre do curso de
Engenharia Mecatrnica da Faculdade Eniac.
Este projeto tem como finalidade carregar uma pea de formato prismtico e
material plstico de um ponto A at um ponto B de uma arena, de forma suspensa e
ao final (ponto B) deposit-la em uma base de encaixe perfeito. Para tal tarefa foi
montada uma mesa de coordenadas XZ feita de perfil alumnio trefilado. O
acionamento dessas coordenadas ser feito atravs de dois motores DC,
alimentados por baterias de 6V, que atravs de elementos mecnicos transformam
movimento circular em retilneo. Para controlar a direo da rotao dos motores
sero utilizadas duas chaves bipolares (ponte H-H). Cada um dos motores acionar
um eixo da mesa.
O primeiro motor controlar o eixo X, por meio de um jogo de polia e correia. E o
deslizamento feito com o auxlio de mancais instalados nas arestas da mesa. J o
segundo ser responsvel por controlar o eixo Z, fazendo isso por meio de uma
cremalheira. Neste mesmo eixo Z, ser instalado um jogo de pina de acionamento
mecnico para pegar e transportar o prisma.
Todo esse sistema citado est dentro da mesa, que por sua vez, tem a dimenso
de 500x500x300mm.
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Palavras Chaves: Motor DC, Ponte H, Polias, Correias, Cremalheira, Mesa XZ.
SUMMARY
This document compose the Integrator Project of 2nd Semester Course of
Faculdade Eniacs Mechatronics Engineering.
This Project aims to load a piece with prismatic format and of plastic material from
the point A until a point B of a arena, of lift form and in the end (point B), deposit it in
a perfect docking station. For such a task has assembled a XZ coordinates made of
drawn aluminum profile. The activation of these coordinates will be done through two
DC motors, powered by 6V battery, which through mechanical elements can
transform circular motion into rectilinear. To control the direction of the motors
rotation will be used two bipolar keys (H bridge). Each of motors will activate a table
shaft.
The first motor will control the X shaft, through a set of pulleys and belts. And the
sliding is done with the aid of bushings installed on the edges of the table. Alreadythe second is responsible for controlling the Z shaft, making it through a ratchet. In
this same shaft Z, will be install a set of tweezers mechanical drive to pick up and
carry the prism.
All this system cited, is in the table that has the dimention of 500x500x300mm.
Key Words: DC Motor, H Bridge, Pulley, Belt, Ratchet, XZ Table.
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SUMRIOINTRODUO.......................................................................................................................11
2.1 Cremalheira....................................................................................................................13
2.2 - Polias e correias...............................................................................................................14
2.3 Perfil de alumnio...........................................................................................................15
2.4 Mancais deslizantes........................................................................................................16
2.5 Ponte H............................................................................................................................17
2.6 - Bateria..............................................................................................................................182.7 Motor DC........................................................................................................................19
CPITULO 3..........................................................................................................................22
3.1 - Anlises dos requisitos do projeto.................................................................................22
3.2 - Definio da equipe de trabalho e atividades...............................................................22
3.3 - Cronograma do projeto..................................................................................................23
3.4 - Desenhos do projeto........................................................................................................25
3.5 - Materiais utilizados nas estruturas do projeto............................................................25
3.6 - Fabricao da estrutura.................................................................................................28
3.7 - Ps da mesa......................................................................................................................29
3.8 - Guia mvel do eixo X......................................................................................................30
3.9 - Mancais deslizantes do eixo X.......................................................................................30
3.10 - Correia e polias.............................................................................................................32
3.11 - Fim de curso do eixo X.................................................................................................32
3.12 - Posicionamento do motor do eixo X............................................................................33
3.13 - Eixo Z.............................................................................................................................333.14 - Montagem do sistema de transmisso do eixo Z........................................................33
3.15 - Pina...............................................................................................................................34
3.16 - Funcionamento da Ponte H, Acionamento dos motores e Diagrama Eltrico..... ...34
3.17 - Caixa de comando.........................................................................................................36
CAPTULO 4..........................................................................................................................38
CAPTULO 5..........................................................................................................................40
REFERNCIAS.....................................................................................................................43
FIGURAS................................................................................................................................46
ANEXOS TABELAS..........................................................................................................48
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Tabela 1 Tabela de preos das peas..................................................................................48
Os materiais no citados j eram de propriedade de um dos integrantes do grupo e,portanto, no causaram investimento financeiro.................................................................48
Tabela 2 Tabela de Roscas .................................................................................................49ANEXOS - DESENHOS........................................................................................................51
Desenho 1 Ps da Mesa........................................................................................................52
Desenho 2 Mancais deslizantes do eixo X..........................................................................53
Desenho 3 Mesa XZ..............................................................................................................54
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CAPTULO 1
INTRODUO
O TCM (trabalho de concluso de mdulo) do 2 semestre do curso
Tecnlogo/Engenharia Mecatrnica da Faculdade Eniac, tem por finalidade explorar
teoricamente o projeto integrador, qual abrange conhecimentos relacionados eltrica e
mecnica, com a finalidade de montar uma mesa de 300x500x500mm que carrega uma
pea de um ponto a outro ponto com uma distncia determinada entre estes.
Para a montagem da mesa, foram estudados os componentes que a compe, quais
sero apresentados neste trabalho; tais como: cremalheira, polias e correias, perfil de
alumnio e mancais deslizantes, que so elementos mecnicos, alm destes, tambm
sero abordados a chave H-H, o motor CC e a bateria, quais fazem parte do grupo de
elementos eltricos.
Para melhor conhecimento dos componentes citados anteriormente, este TCM consta
informaes, de o que eles so, como funcionam e para que servem, ou seja, suas
aplicaes.
importante evidenciar, que cada componente depende de outro para o seu
funcionamento. Assim como a cremalheira, que depende da movimentao do motor,
para que esta funcione conforme o sentido de rotao do motor, para fazer a
movimentao do eixo Z.
Assim tambm, notamos que o conjunto de polias e correias dependente, j que a
polia s consegue funcionar com a presena da correia. A polia por sua vez, tem por
finalidade fazer a transferncia de movimentos de um ponto a outro do eixo X.O perfil de alumnio o responsvel pela estrutura da mesa. Ele possui uma
caracterstica importante que a facilidade para diferentes tipos de montagem com a sua
utilizao.
A utilizao dos mancais deslizantes tem como objetivo deslocar a haste de um eixo
para outro, para que assim seja possvel a locomoo de um objeto localizado em um
ponto para outro ponto.
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A chave H-H tem como principal finalidade a troca de polaridade do motor e fornecer a
corrente necessria para o funcionamento dele.
J o motor, pode se considerar como o componente principal para a aplicao da
mesa, j que ele ser o responsvel por transmitir fora e movimento para os outros
elementos que faro a locomoo das hastes.
Outro elemento muito importante a bateria, pois ele funciona como fonte de energia,
ou seja, ela ir fornecer a energia atravs de tenso e corrente eltrica para o
funcionamento de todo o circuito que compe a mesa.
Todos estes elementos sero explicados detalhadamente no captulo a seguir.
Com a montagem da mesa, so aplicados os conhecimentos obtidos nesse semestre,
e a partir dela, ser possvel, com o passar dos mdulos aprimorando e adicionandofunes e caractersticas ao projeto.
Durante a elaborao da parte prtica da mesa, foram apresentados vrios desafios,
onde ideias que a princpio pareciam resultantes, fizeram nos chegar concluso que no
e por isso acabamos refazendo de formas diferentes, algumas etapas que j havamos
concludo. Essas dificuldades sero apresentadas durante o captulo 3, onde ser
apresentado o passo-a-passo da mesa de coordenadas.
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CAPTULO 2
2.1 Cremalheira
Cremalheira um elemento mecnico formado por uma barra munida de dentes, com a
funo de engrenar uma roda dentada. A partir deste sistema, possvel transformar
movimento rotacional em movimento retilneo, como podemos observar na figura 2.1.
O projeto da Mesa de Coordenadas XZ utiliza a cremalheira para a movimentao do
eixo Z.
A barra dentada fixada na haste vertical, enquanto a roda dentada sustentada pela
haste mvel horizontal. A roda acoplada ao eixo do motor DC. Assim, quando o motor
gira, o sistema de cremalheira funciona, conforme o sentido da rotao.
Figura 2.1 Cremalheira em funcionamento.
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2.2 - Polias e correias
Polia um elemento mecnico de perfil circular, acoplados a eixos motores e movidos
por mquinas e equipamentos. As polias, para funcionar, necessitam da presena de
vnculos chamados correias. Quando em funcionamento, as polias e correias podem
transferir e/ou transformar movimentos de um ponto para outro da mquina. Sempre
haver transferncia de fora.(SENAI, 2008)
Podemos ver um exemplo de polia na figura 2.2
Para transmitir movimento do motor haste do eixo X, usamos o sistema de polias e
correias dentadas.
Tal juno permite a transmisso de fora sem que haja deslizamento dos elementos
do sistema.
Figura 2.2 Conjunto de polias e correia.
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Alm disso, as outras vantagens no uso desse mtodo so:
Baixo custo;
Flexibilidade;
Silncio;
Resistncia ao desgaste;
Alto coeficiente de atrito.
2.3 Perfil de alumnio
O perfil usado para montar a estrutura da mesa coordenada feito em alumnio
trefilado em forma de cruz, ilustrado na figura 2.3.
O perfil possui as dimenses de 40x40mm e de fabricao da Hyspex. Suas
principais caractersticas so a mo de obra facilitada, e uma estrutura que permite
diversos tipos de montagem.
Figura 2.3 Perfil utilizado na estrutura da mesa.
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2.4 Mancais deslizantes
A incio, tnhamos a ideia de utilizarmos mancais deslizantes para efetuar o
deslocamento da haste do eixo Z, seriam ento utilizados, dois mancais de ao inox de
fcil deslizamento. Onde dois mancais so fixados em lados opostos da mesa com a
haste presa nas extremidades por parafusos. Os mancais que princpio foram usados
na mesa esto na imagem 2.4.
Percebendo a dificuldade do deslocamento da haste do eixo z, j que este nos
apresentaria dificuldades durante a apresentao da mesa no projeto integrador,
resolvemos substitu-lo por uma pea feita com o material nylon usinada na fresadora
(toco-reta), conforme ser apresentado mais adiante.
Figura 2.4 Mancais deslizantes.
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2.5 Ponte H
A Ponte H um circuito eletrnico que controla um motor DC. A ponte fornece a
corrente necessria para o funcionamento do motor e torna possvel, atravs de chaves,
que o motor troque a sua polaridade. A figura 2.5 mostra um exemplo de motor DC.
O circuito possui esse nome por causa da forma que ele tem em suas ligaes.
Tratam- se de quatro chaves, que quando ligadas de forma alternada, fazem com que o
motor gire no sentido determinado, como ilustrado na figura 2.6.
Figura 2.5 Ponte H.
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No projeto da mesa de coordenadas so usadas duas chaves-H. Cada uma controlar
o sentido de rotao de um motor, e consequentemente, a direo do deslocamento de
um eixo.
2.6 - Bateria
Bateria um dispositivo que tem como finalidade, transformar reaes qumicas em
eletricidade. Isso ocorre, pois esse dispositivo capacitado a originar uma tenso eltrica,
tambm conhecida como ddp (diferena de potencial), como mostra a figura 2.7.
Figura 2.6 Esquemas de configurao de uma Ponte H.
Figura 2.7 Diferena de potencial em uma bateria
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A bateria possui dois plos, um positivo e outro negativo. Estes plos nunca se alteram,
por tanto a tenso fornecida por uma bateria chamada de tenso CC (contnua), j que
as polaridades so invariveis.
A corrente eltrica surge, quando os eltrons saem do plo negativo e vo para o
positivo, dessa forma h a reao qumica, surgindo ento eletricidade.
As baterias podem ser utilizadas em qualquer equipamento que necessite de uma fonte
de energia mvel. Como exemplo: Carros, relgios, aparelhos telefnicos, etc.
No projeto da mesa de coordenas XZ utilizada uma bateria de 12V que ser
responsvel pela a alimentao dos dois motores DC.
2.7 Motor DC
O motor uma mquina eltrica que transforma energia eltrica em energia mecnica.
Ele composto por duas partes: Estator e rotor.
O estator a carcaa do motor, onde so acopladas as bobinas de campo que
conduzem o fluxo magntico. J o rotor, a parte mvel, onde se encontram as boninas
ligadas ao comutador, qual transmite a energia do enrolamento da armadura para o
exterior. A figura 2.8 ilustra o estator e consecutivamente o rotor.
Figura 2.8 Estator e rotor
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Funcionamento: O motor CC (corrente contnua) funciona sob o princpio da reao
de uma corrente eltrica em um condutor aplicado num campo magntico, que interage
com outro campo e produz uma fora que punciona o condutor para fora do campo
magntico que estiver fixo, conforme mostra a figura 2.9.
Como pode se observar na imagem, de um lado, as linhas magnticas diminuem e o dooutro elas se acumulam, o que provoca a fora magntica qual responsvel por
movimentar o condutor.
Baseando-se nisso, somos capazes de interpretar a figura 2.10.
Figura 2.9 Interao entre campos magnticos
Figura 2.10 Movimento girante em motores DC
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Notamos que a corrente que circula pela espira entra de um lado e ao mesmo tempo,
sai por outro, o que provoca uma formao binria (formao de duas contrrias de
valores iguais), a partir disso, se resulta um conjugado (movimento de rotao), tendo
uma espira presa a uma armadura e suspensa por um mancal.
As foras no so constantes em todo giro, pois conforme o condutor se afasta do
centro do plo magntico, a intensidade das foras diminui. Para que haja fora constante
no motor, necessrias que as espiras das ranhuras da armadura estejam defasadas
entre si e interligadas ao circuito externo.
Ao rotor comear a girar, os condutores cortam as linhas magnticas, assim, uma fora
eletromotriz fora a circulao da corrente no circuito da armadura, em oposio
corrente de alimentao do motor. Essa fora pode ser de sentido contrrio tensoaplicada, esta recebe ento, o nome fora contra-eletromotriz (fcem).
A aplicao do motor de CC depende de sua variao, onde o motor de CC em srie
geralmente utilizado em guindastes, elevadores e locomotivas, pois ele fornece uma
partida com carga total. O motor de CC em paralelo muito aplicado em mquinas-
ferramentas, j que esse tipo de motor inicia o funcionamento sem carga. J o motor de
CC misto, usado em prensas e estamparias, qual tem um arranque bastante vigoroso.
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CPITULO 3
DESENVOLVIMENTO
3.1 - Anlises dos requisitos do projeto
Em reunies realizadas durante o ms de maro de 2013, com todos os integrantes do
grupo foram analisados todos os requisitos da mesa de coordenadas. Nessas reunies
tambm foram discutidas as etapas do TCM (Trabalho de Concluso de Mdulo) e dos
slides para a 1 banca examinadora do Projeto Integrador.
3.2 - Definio da equipe de trabalho e atividades
O grupo composto por quatro (4) integrantes. Cada integrante ficou responsvel por
determinadas tarefas, conforme demonstrado abaixo:
Ficou definido que o grupo trabalharia inicialmente na parte terica do projeto (1a
Banca Examinadora, 1 e 2 verses do TCM). E aps a chegada do material para a
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estrutura da mesa, iramos trabalhar na parte de montagem da mesa paralelamente
parte terica.
3.3 - Cronograma do projeto
Para executar o projeto, foi estabelecido um cronograma, visando controlar o progresso
atingido.
Porm, esse cronograma no foi completamente obedecido, pois algumas tarefas
exigiram mais tempo que o previsto, seja por falha do grupo ou contratempos. Assim
como tambm, alguns processos foram finalizados em um tempo abaixo do esperado.
Abaixo est apresentado o cronograma inicial do projeto da mesa XZ:
Corte dos perfis
Durao: 3 dias
Incio: Seg 08/04/13
Trmino: Qua 10/04/13
Montagem da estrutura da mesa
Durao: 6 dias
Incio: Qui 11/04/13
Trmino: Qui 18/04/13
Montagem do mancal do eixo X
Durao: 10 diasIncio: Ter 07/05/13
Trmino: Seg 20/05/13
Fixao do sistema de transmisso do eixo X
Durao: 2 dias
Incio: Seg 27/04/13
Trmino: Ter 28/04/13
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Fixao dos fim de cursos do eixo X
Durao: 1 dia
Incio: Qui 23/05/13
Trmino: Qui 23/05/13
Teste de funcionamento do eixo X
Durao: 1 dia
Incio: Sex 24/05/13
Trmino: Sex 24/05/13
Fixao do mancal fixo do eixo Z
Durao: 2 dias
Incio: Seg 27/05/13
Trmino: Ter 28/05/13
Fixao do sistema de transmisso do eixo ZDurao: 3 dias
Incio: Qua 29/05/13
Trmino: Sex 31/05/13
Teste de funcionamento do eixo Z
Durao: 1 dia
Incio: Ter 04/06/13Trmino: Ter 04/06/13
Cabeamento da fiao eltrica
Durao: 1 dia
Incio: Ter 05/06/13
Trmino: Ter 05/06/13
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Acabamento da mesa
Durao: 2 dias
Incio: Ter 06/06/13
Trmino: Ter 07/06/13
Testes finais
Durao: 4 dias
Incio: Ter 11/06/13
Trmino: Ter 14/06/13
Apresentao finalDurao: 1 dia
Sab 15/06/13
3.4 - Desenhos do projeto
Foram elaborados vrios croquis, com a inteno de materializar todas as idias
propostas pelos integrantes do grupo. Todos os desenhos foram feitos tentando preservar
as normas do descritivo do projeto, e tambm tentando aproveitar da melhor forma
possvel os materiais e ferramentas, visando tempo e custo. Aps algumas experincias
definimos o croqui da estrutura do projeto a ser fabricado, conforme mostra a figura 3.1
presente na pagina 52.
3.5 - Materiais utilizados nas estruturas do projeto
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A estrutura do projeto foi fabricada levando em considerao as medidas limites de
500x500x300mm definidas no descritivo do projeto. Grande parte da mesa feita com o
perfil de alumnio Hyspex 74300, ilustrado na figura 3.2.
Na mesa de coordenadas, sero utilizadas 10 barras deste perfil, de acordo com oesquema abaixo:
Barra Metragem Funo1,2,3 e 4 150 mm Ps da mesa.5,6 e 7 450 mm Laterais da mesa.
8 450 mm Lateral e suporte do motor.9 358 mm Eixo X.10 150 mm Eixo Z
Como materiais adicionais, foram utilizados:
10 chapas de alumnio dobradas
Dimenses: 90x45x2mm
Utilidade: Fixao dos perfis
Figura 3.2 Perfil Hyspex 74300
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20 Parafusos M8x55mm
Cabea cilndrica
Chave Allen
Ao Carbono
Item apresentado na Figura 3.3
10 Parafusos M6x50mm
Cabea cilndrica
Chave AllenAo Carbono
10 Porcas Sextavadas M6
10 Parafusos W5/8x2
Cabea abaulada
Chave de Fenda
Ao Carbono
2 Parafusos 3/16x3
Cabea abaulada
Chave de Fenda
Ao Carbono
Figura 3.3 Parafuso M8, Cabea Cilndrica Allen
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10 Parafusos M3x10mm
Cabea cilndrica
Chave Allen
Ao Carbono
22 Porcas Sextavadas M8
Item apresentado na figura 3.4
42 Arruelas 14x9
A tabela com os preos segue em anexo na pgina 47.
3.6 - Fabricao da estrutura
A estrutura da mesa foi projetada utilizando duas bases laterais de 500m cada e uma
base traseira de 410 mm. Essas trs peas foram fabricadas em perfil Hyspex 74300.
Alm disso, para fechar o quadrado, foi utilizada uma barra roscada M8 de 500 mm como
a base frontal da mesa.
Para fazer os ps da mesa, foram utilizadas 4 peas de perfil Hyspex 74300 de
148mm.
Figura 3.4 Porca M8
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Todas as peas citadas acima foram cortadas com arco de serra em uma medida dois
milmetros maior que a mediada final, e posteriormente foram acabadas em processo de
fresagem, utilizando um fresadora universal na oficina da Faculdade Eniac.
Para fixao dos perfis foram utilizadas chapas de alumnio dobradas em 90 com
furos em sua superfcie, juntamente com parafusos e porcas M8x55mm.
3.7 - Ps da mesa
Para dar uma maior estabilidade a mesa, e aumentar a altura dela, foram utilizados ps
feitos em borracha de formato cnico, presos por parafusos W5/8x2. Quando adquiridos,
essas peas possuam 47 mm de dimetro maior (2 mm a mais do que o mximo
permitido), o que apresentava um problema dimensional na mesa. Para resolver isso,
diminumos o dimetro deles para 42 mm, utilizando uma esmerilhadora.
As principais vantagens em se utilizar esses ps so:
Maior estabilidade;
Aderncia a superfcie;
Amortecimento dos impactos causados pela movimentao dos eixos da mesa.
A figura 3.5 apresenta um exemplar dos ps utilizados na Mesa XZ.
Figura 3.5 Ps da Mesa
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3.8 - Guia mvel do eixo X
A guia mvel do eixo X a pea em que esto instalados o motor do eixo Z e a haste
de apoio da cremalheira. Esta guia interligada ao motor do eixo X atravs de um jogo de
polias e correia dentada que realiza o movimento desta mesma.
Esta guia foi fabricada em perfil Hyspex 74300, e por meio de corte em arco de serra
foi acabada no comprimento de 500 mm.
A polia motora est instalada no eixo do motor que est paralelo a guia. E a polia fixa
est alinhada a essa mesma, instalada na parte frontal da estrutura.
3.9 - Mancais deslizantes do eixo X
Para fazer a movimentao do eixo X necessrio o uso de mancais deslizantes.
A implementao desses mancais, foi a maior dificuldade que o grupo sentiu em todo oprojeto da Mesa XZ. Foram trs as tentativas de implantar esse movimento.
A principio foram utilizados mancais de ao inox de fcil deslizamento. Dois mancais
eram fixados em lados opostos da mesa com a haste presa nas extremidades por
parafusos. Esses mancais esto na imagem 3.6.
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Porm para realizar a movimentao desta haste por toda a mesa, seriam necessrias
algumas mudanas no mancal, sendo a principal delas, o corte da corredia.
Ao fazermos esse corte, notamos que havamos danificado a estrutura do mancal, ele
estava apresentando um jogo prejudicial ao movimento da mesa, travando em muitos
testes. Aps isso, decidimos desistir desse mtodo.
A segunda tentativa de construo do mancal partiu da idia de utilizar uma pea de
nylon em formato de T em cada ponta da haste. Essa pea foi feita utilizando uma
fresadora e uma fresa de topo reta de 25 mm de dimetro, disponveis na oficina
mecnica da faculdade. A figura 3.7 apresenta do desenho tcnico dessa pea.
A ponta do T seria encaixada dentro do perfilado, de modo que com o movimento da
correia, ela correria no vo central do perfil.
Figura 3.6 Mancais deslizantes de ao
Figura 3.7 Mancais deslizantes de nylon
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Mas, aps uma srie de testes, no obtivemos um resultado positivo. Devido o
comprimento do mancal ser exatamente o mesmo da ponta da haste, com o movimento
da correia, a haste escapava do curso, no completando todo o seu trajeto.
Aps examinarmos o problema, encontramos a soluo: aumentar o comprimento da
pea. Essa alterao impossibilitou a fuga do mancal, e reduziu consideravelmente o jogo
anteriormente apresentado na pea. A pea deixou de ter 45mm de comprimento para ter
75mm. Depois dessas alteraes, o sistema de transmisso do eixo X funcionou
perfeitamente.
3.10 - Correia e polias
Na mesa de coordenadas, utilizamos duas polias, sendo uma de plstico e outra de
alumnio, onde cada uma ficar em uma lateral da mesa, de forma a ficarem opostamente
simtricas. Nelas ser acoplada uma correia dentada, formando um conjunto de sistema
de transmisso. Esse conjunto ser fixado no eixo X, possibilitando que esse semovimente de acordo com o movimento das polias que faro com que a correia se
movimente.
3.11 - Fim de curso do eixo X
Para limitar o movimento da haste do eixo X, foram utilizadas como fim de curso duas
chapas de alumnio dobradas em L, fixadas em duas extremidades opostas da mesa por
parafusos M8x65 mm. Ao chegar extremidade da mesa, a haste seria obrigada a parar
aps bater no fim de curso.
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3.12 - Posicionamento do motor do eixo X
O motor responsvel por movimentar o eixo X est fixado no centro da base traseira da
estrutura da mesa, estando a ponta do eixo deste motor localizada 250mm das laterais
da mesa.
O motor est fixado com duas abraadeiras presas ao perfil, com a ponta do eixo
paralela ao perfil em que ela est fixa.
A polia motora est acoplada ao eixo do motor e alinhada polia fixa, que por sua vez
est presa base dianteira da mesa.
3.13 - Eixo Z
Este eixo responsvel pela movimentao vertical da pina. Nele, foi acoplado um
motor DC que movimenta um sitema de cremalheira, que transforma a rotao do motor
em movimento linear. Estando esse conjunto fixo no eixo X de forma perpendicular.
3.14 - Montagem do sistema de transmisso do eixo Z
O sistema de transmisso do eixo Z, basicamente formado por cinco itens:
Engrenagem reta da cremalheira;
Engrenagem circular da cremalheira;
Motor DC;
Haste fixa do eixo Z;
Haste mvel do eixo Z.
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O motor DC foi fixado na parte inferior da haste do eixo X com o auxlio de duas
abraadeiras de ao inoxidavel.
Na ponta do eixo deste motor est fixada a engrenagem circular da cremalheira atravs
de um pino passante entre estas. Para a fabricao desta engrenagem, foi usado um
tarugo de material nylon usinado em um torno mecnico convencional disponvel na
oficina da faculdade Eniac.
O dimetro maior da pea possui 20 mm, contando com um furo central de 5 mm. Na
superfcie raiada da pea foi fixada com cola liquida, um pedao de correia dentada de
31,41 mm formando os dentes da engrenagem.
Para fazer a engrenagem reta, foi utilizado um pedao de correia igual ao utilizado naoutra engrenagem. Porm, esta engrenagem foi fixada de forma reta em uma chapa de
alumnio, o que forma a haste mvel do eixo.
Todo esse sistema est apoiado na haste fixa do eixo. Em vista disso, o conjunto se
movimentar conforme a direo da rotao do motor.
3.15 - Pina
O sistema de pina da Mesa XZ consiste em um arame de ao de 1 mm de dimetro
entortado em forma de anzol reto. Esse anzol introduzido no maior furo lateral do cubo a
ser movimentado pela mesa, e com a movimentao dos eixos capaz de capturar e
transportar a pea desejada.
3.16 - Funcionamento da Ponte H, Acionamento dos motores e Diagrama Eltrico.
Como j foi apresentado no captulo anterior, a ponte h tem por finalidade inverter o
sentido de rotao do motor. Isso acontece porque a ponte composta por quatro
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chaves ligadas em paralelo de forma que o motor fique entre elas, como ilustra a figura
3.8.
Quando as chaves S1 e S4 so acionadas momentaneamente, h aplicao de uma
tenso positiva qual faz com que a corrente percorra o caminho que liga S1 S4, de
forma que o motor gire para uma determinada direo; j quando S2 e S3 so acionadas
ao mesmo tempo, a tenso que surge no circuito reversa, fazendo com que a corrente
percorra o caminho em sentido oposto ao citado anteriormente, sendo assim,
possibilitado o funcionamento do motor para o sentido contrrio. Note a figura 3.9.
Para que o funcionamento do motor com a ponte h seja entendido com mais clareza,
podemos interpret-lo com a Tabela verdade, adquirindo os seguintes critrios: 0 =
fechado e 1 = aberto.
Figura 3.8 Ponte H aberta
Figura 3.9 Esquema de funcionamento de uma Ponte H
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S1 S2 S3 S4 Motor 1 0 0 1 Move para direita0 1 1 0 Move para esquerda0 0 0 0 Parado
importante colocarmos em nota, que caso as chaves S1 e S2 sejam fechadas
juntamente ou isso acontea com as chaves S3 e S4, haver um curto circuito na fonte de
alimentao o que far que ela seja danificada.
A mesa XZ utilizar dois motores, portanto, duas chaves. Sendo assim, a figura 3.10
mostra o esquema eltrico dos motores da Mesa XZ.
3.17 - Caixa de comando
Para armazenar a bateria e a ponte H, foi utilizada uma caixa de plstico de
150x150x50 mm, com ela, os dois pinos acionadores da ponte H ficaram expostos, para
Figura 3.10. Diagrama eltrico da Mesa XZ
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melhor manuseio. Para fazer a ligao do motor ponte H os fios foram passados por um
eletroduto, ocupando apenas 60% deste. As principais vantagens do uso do eletroduto
so:
Organizao;
Proteo;
Segurana aos fios, para que eles no se rompam.
Tendo ento nessa caixa, os principais componentes que so responsvel pelo
acionamento e controle do motor e consequentemente da mesa.
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CAPTULO 4
RESULTADOS
A incio, a mesa possua uma barra roscada como lateral, mas com o passar o eu
tempo percebemos que teramos dificuldades em alinhar a mesa com ela, por esse
motivo, tomamos a deciso de troc-la por uma barra como todas as outras, o que nos
facilitou bastante para que a mesa ficasse em esquadro de 90 e assim tivemos o
resultado esperado.Alm disso, tambm houve a troca de mancais, que foi o nosso maior desafio. De
princpio, utilizamos mancais deslizante tais como de gavetas. Com a utilizao dele
encontramos a dificuldade no deslocamento do eixo X, pois ele s estava conseguindo
deslizar quando eram aplicadas foras em cada lateral sua e no havia possibilidade de
aplicarmos isso com o conjunto de polias e correia, pois elas seriam fixadas apenas no
meio do eixo X.
Ao notarmos a dificuldade, resolvemos mudar radicalmente os nossos mancais,substituindo os que eram usados antes por duas peas de nylon fabricadas pelos prprios
componentes do grupo do projeto integrador, utilizando uma fresadora. Com essa
substituio, o eixo X deslizou com grande facilidade fazendo nos finalizar mais uma
etapa da mesa.
Em relao ao funcionamento do motor, tivemos um grande alcano no incio, pois ele
possua fora regulada e velocidade ideal para o objetivo que tnhamos. Porm, com o
passar do tempo, a capa dos condutores se desgastou e fez com que o fio fosse rompido.
Isso aconteceu em um ponto muito prximo ao corpo do motor, nos impossibilitando de
fazer uma emenda; por conta disso, acabamos tendo que trocar um dos motores para o
funcionamento de um dos eixos.
Desde o incio do projeto, tnhamos dvidas relacionadas ao mecanismo utilizado para
pegar o cubo. Vrias ideias passaram em nossa mente, algumas que o projeto no
permitia e outras que teramos dificuldades. Depois de algumas discusses, entramos em
acordo utilizar o freio de bicicleta, com essa deciso chegamos comprar o freio, mas
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notamos que ele ocuparia muito espao. Sendo assim, resolvemos troc-lo por uma
espcie de pina qual tem a funo de pescar o cubo, J que essa ocupa espao bem
menos que o freio, em visto disso, o dinheiro utilizado na compra do freio foi em vo.
Tivemos mais gastos desnecessrios, pois possuamos duas polias que funcionavam
perfeitamente, mas durante umas das montagens da mesa na oficina, elas sumiram e no
conseguimos encontr-las o que nos levou a comprar outras.
Alm dessas dificuldades, tivemos vrios desafios no relacionamento entre os
componentes do grupo, pois haviam momentos em que uns trabalhavam mais que outros,
ideias que no se correspondiam, horrios divergentes e problemas pessoais de cada um
que afetavam no temperamento interpessoal.
importante evidenciar, que a falta de tempo devido ao atraso da chegada do perfil dealumnio, fez com que nos aglomerssemos de deveres e por conta disso, deixamos de
assistir vrias aulas tericas para ficarmos na oficina fazendo a montagem da mesa.
Embora todas essas dificuldades, conseguimos alcanar o objetivo final, fazendo com
que a mesa funcionasse perfeitamente, talvez no no tempo que espervamos, mas um
tempo razovel e conseguimos tambm obedecer o cronograma proposto pelo professor
responsvel pelo projeto, entregando todas as etapas finalizadas dentro das datas certas,
incluindo este TCM, que ocupou bastante tempo do nosso projeto.
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CAPTULO 5
CONCLUSO
Nesse projeto Integrador, foram aplicados todos os conhecimentos adquiridos em aulas
referente eltrica e mecnica, em uma montagem da mesa de coordenadas XZ, onde
atravs do acionamento de um motor DC, dois eixos eram responsveis pela locomoo
de um cubo encontrado em um determinado ponto at outro ponto.
Nesse projeto, nos deparamos com vrios componentes eltricos que com a utilizao
deles, fomos capazes de entender melhor suas funes, tais como:
Ponte H: responsvel pelo sentido da rotao do motor DC;
Motor DC: responsvel pelo sentido da locomoo dos eixos XZ;
Bateria: responsvel pela alimentao do circuito eltrico (ponte H e motor DC).
Alm dos componentes eltricos tivemos o contato com vrios elementos mecnicos
que tambm adquirimos mais conhecimentos sobre suas utilizaes conforme o passar
do tempo. Estes so:
Perfil de alumnio: utilizado para estrutura da mesa de coordenadas;
Mancal: responsvel pelo deslizamento (locomoo) do eixo X;
Cremalheira: responsvel pelo deslizamento (locomoo) do eixo Z;
Polia e Correia: usado para transmitir o movimento do motor haste do eixo Z.
Entre outros componentes, comuns ao nosso cotidiano, como parafuso, arruela, porcas
etc. Tivemos o contato tambm, com mquinas mecnicas que nos ajudaram na
montagem da estrutura da mesa e para criarmos peas. As mquinas que utilizamos
esto encontradas na oficina mecnica da faculdade, elas so: fresadora, torno,
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esmerilhadeira, serra entre outras.Todas os componentes e mquinas citados
anteriormente foram utilizados de forma essencial para a montagem da mesa.
Durante todo o processo do projeto integrador, fomos concluindo o quanto umnecessitava da ajuda do outro, j que uns tinham mais facilidades com a rea eltrica
enquanto outros se identificavam mais com a mecnica. Alm disso, haviam muitas
tarefas a serem realizadas e pouco tempo para execut-las, mas nem sempre
conseguamos a presena dos quatro integrantes do grupo na oficina mecnica para a
execuo do projeto.
Passamos por muitas dificuldades e enfrentamos vrios desafios, muitas vezes nos
desentendamos e isso acabava atrasando no projeto. Houveram vrias vezes em que
tivemos que realizar a mesma tarefa mais de uma vez para conseguirmos alcanar o
resultado necessrio; gastamos dinheiro com coisas que acabamos no utilizando,
componentes que quebraram e perdemos; alm de vrias ideias que no deram certo e
as substituamos vrias vezes.
Apesar de todos os problemas enfrentados, conseguimos realizar todas as etapas
dentro das datas determinadas e finalizamos a mesa que funciona perfeitamente.
Nossa mesa encontra-se finalizada, feita com perfil de alumnio, com a medida de
450x450x300mm. Atua com 2 motores DC atravs de uma ponte H alimentada por uma
bateria de 6V. Ela consegue carregar uma pea que pegada por um pina fixa no eixo
Z, qual faz o movimento vertical para conseguir pesc-la, depois disso, o eixo Z se
movimentar pelo eixo X, qual faz o movimento horizontal, levando a pea at o outro
ponto determinado, ao chegar nesse ponto, o eixo Z trabalha novamente de forma
vertical, depositando a pea sobre a superfcie.
Essa execuo foi realizada em torno de 20 segundos, mas notamos que com a prtica
do dia-a-dia, o operador consegue executar em um tempo menor. Desejvamos bater o
recorde de 0,86 segundos, mas pela estrutura que nossa mesa possui, isso algo
impossvel. Mesmo assim, nos encontramos realizados, por temos conseguido entregar a
mesa na data esperada com funcionamento bom dentro de um tempo razovel, pois todos
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colaboraram da forma em que podiam e demonstraram interesse em chegar aonde
chegamos.
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REFERNCIAS
TABELA DE ROSCAS. Disponvel em:
http://www.melinox.com.br/tabela_roscas.php/.Acesso em: 25 de abril de 2013.
MOTOR DE CORRENTE CONTNUA SEM ESCOVAS. Disponvel em:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corrente_contnua_sem_escovas/. Acesso em: 13 de
maro de 2013.
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MOTORES DC. Disponvel em: http://arduino-projetos.com.br/2011/06/motores-dc.html/.Acesso em: 14 de maro de 2013.
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PONTE H. Disponvel em: http://robotizando.com.br/artigo_ponte_h_pg1.php/Acesso em:
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A IMPORTNCIA DA CORREIRA DENTADA. Disponvel em:
http://dinamicarpneus.com.br/importancia-correia-dentada/. Acesso em: 29 de maro de
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PERFIS EXTRUDADOS AUTOMAO INDUSTRIAL. Disponvel em:
http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=category&id=92/. Acesso em: 7 de
maro de 2013.
GUARUPAR PARAFUSOS. Disponvel em: http://guarupar.com.br/. Acesso em 4 de abril
de 2013.
COMO ELABORAR UM TCC DE SUCESSO. . Disponvel em:
http://posgraduando.com/guia/como-elaborar-um-tcc-de-sucesso/. Acesso em: 21 de maio
de 2013.
MODELO PARA MONOGRAFIA E TCC . Disponvel em: fazermonografia.com.br/
modelo-para-monografia/. Acesso em: 21 de maio de 2013.
REGRAS DE FORMATAO ABNT. Disponvel em: http://trabalhosabnt.com/regras-
normas-abnt-formatacao/. Acesso em: 21 de maio de 2013.
NORMAS TCNIAS PARA UM TCC. Disponvel em:http://www.pesquisas.unicoc.edu.br/arquivos/NormasTecnicasParaTCC_2012.pdf.Acesso
em: 21 de maio de 2013.
CHAVE FIM DE CURSO. Disponvel em:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chave_fim_de_curso/. Acesso em 13 de abril de 2013.
http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=category&id=92/http://www.guarupar.com.br/http://posgraduando.com/guia/como-elaborar-um-tcc-de-sucessohttp://www.pesquisas.unicoc.edu.br/arquivos/NormasTecnicasParaTCC_2012.pdfhttp://www.pesquisas.unicoc.edu.br/arquivos/NormasTecnicasParaTCC_2012.pdfhttp://www.pesquisas.unicoc.edu.br/arquivos/NormasTecnicasParaTCC_2012.pdfhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Chave_fim_de_curso/http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=category&id=92/http://www.guarupar.com.br/http://posgraduando.com/guia/como-elaborar-um-tcc-de-sucessohttp://www.pesquisas.unicoc.edu.br/arquivos/NormasTecnicasParaTCC_2012.pdfhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Chave_fim_de_curso/ -
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SILVA, Aluisio Jos da. Tecnologia Mecnica 1 Semestre. 1 Edio. SENAI. So
Paulo, 2008.
SILVA, Aluisio Jos da. Tecnologia Mecnica 3 Semestre. 1 Edio. SENAI. So
Paulo, 2008.
MORAES, Airton Almeida de e NOVAES, Regina Clia Roland. Mquinas eltricas e
acionamentos. 3 Edio. SENAI. So Paulo, 2008.
FERRO, Antonio. RAPHAEL, Jos Romeu. FILHO, Paulo Binhoto. Iniciao ao
Desenho.3 Edio. SENAI. So Paulo, 2009.
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FIGURAS
Figura 2.1 - Cremalheira em funcionamento. SILVA, Aluisio Jos da. TecnologiaMecnica 3 Semestre. 1 Edio. SENAI. So Paulo, 2008. Pgina 125
Figura 2.2 - Conjunto de polias e correia. SILVA, Aluisio Jos da. Tecnologia
Mecnica 3 Semestre. 1 Edio. SENAI. So Paulo, 2008. Pgina 126
Figura 2.3 Perfil utilizado na estrutura da mesa. Arquivo pessoal.
Figura 2.4 - Mancais deslizantes. Arquivo pessoal
Figura 2.5 Ponte H. Arquivo pessoal
Figura 2.6 Esquema de configurao de uma ponte H.Disponvel em:
http://4.bp.blogspot.com/-5MGQ2LSz5S8/UENRamOWRJI/AAAAAAAAA8o/A6EO-
o3b0r0/s1600/Figura_6_Configurazioni_di_controllo_di_un_ponte_H.png.Acesso
em: 22 de abril de 2013
Figura 2.7 Diferena de potencial em uma bateria. Arquivo pessoal
Figura 2.8 - Estator e rotor.MORAES, Airton Almeida de e NOVAES, Regina Clia
Roland. Mquinas eltricas e acionamentos. 3 Edio. SENAI. So Paulo, 2008.
Pgina 72
Figura 2.9 - Interao entre campos magnticos. MORAES, Airton Almeida de e
NOVAES, Regina Clia Roland. Mquinas eltricas e acionamentos. 3 Edio.
SENAI. So Paulo, 2008. Pgina 73
Figura 2.10 - Movimento girante em motores DC. MORAES, Airton Almeida de e
NOVAES, Regina Clia Roland. Mquinas eltricas e acionamentos. 3 Edio.
Pgina 73.
http://4.bp.blogspot.com/-5MGQ2LSz5S8/UENRamOWRJI/AAAAAAAAA8o/A6EO-o3b0r0/s1600/Figura_6_Configurazioni_di_controllo_di_un_ponte_H.pnghttp://4.bp.blogspot.com/-5MGQ2LSz5S8/UENRamOWRJI/AAAAAAAAA8o/A6EO-o3b0r0/s1600/Figura_6_Configurazioni_di_controllo_di_un_ponte_H.pnghttp://4.bp.blogspot.com/-5MGQ2LSz5S8/UENRamOWRJI/AAAAAAAAA8o/A6EO-o3b0r0/s1600/Figura_6_Configurazioni_di_controllo_di_un_ponte_H.pnghttp://4.bp.blogspot.com/-5MGQ2LSz5S8/UENRamOWRJI/AAAAAAAAA8o/A6EO-o3b0r0/s1600/Figura_6_Configurazioni_di_controllo_di_un_ponte_H.png -
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Figura 3.1 Desenho da mesa XZ. Arquivo pessoal
Figura 3.2 Perfil 74300 Disponvel em:
http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=product&id=92&pd=6329.Acesso em 23 de abril de 2013
Figura 3.3 - Parafuso M8, Cabea Cilndrica Allen. Arquivo Pessoal
Figura 3.4 Porca M8. Arquivo Pessoal
Figura 3.5 Ps da mesa. Arquivo Pessoal
Figura 3.6 Mancais deslizantes de ao. Arquivo Pessoal
Figura 3.7 Mancais deslizantes de nylon. Arquivo Pessoal
Figura 3.8 - Ponte H aberta. Arquivo Pessoal
Figura 3.9 Esquema de funcionamento de uma Ponte H. Arquivo Pessoal
Figura 3.10 Diagrama eltrico da ms XZ. Arquivo Pessoal
http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=product&id=92&pd=6329http://www.hyspex.com.br/component/hyspex/?view=product&id=92&pd=6329 -
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ANEXOS TABELAS
Tabela 1 Tabela de preos das peas
Os materiais no citados j eram de propriedade de um dos integrantes do grupo e,
portanto, no causaram investimento financeiro.
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Tabela 2 Tabela de Roscas
TABELA DE ROSCAS MTRICAS
MedidasMM
Passo Dimetro
MA MB da Broca
M3 0,5 0,35 2,5
M4 0,7 0,5 3,3
M5 0,8 0,5 4,2
M6 1 0,75 5
M8 1,25 1 6,8
M10 1,5 1 8,5
M12 1,7 1,5 10,2M14 2 1,5 12
M16 2 1,5 14
M18 2,5 1,5 15,5
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Tabela de Roscas Polegadas
MediasPol.
Fios p/ Pol. Dimetro
ww NC NF da Broca
1/8" 40 - 44 2,5
5/32" 32 - 36 3,1
3/16" 24 - 32 3,6
7/32" 24 - 32 3,6
1/4" 20 20 28 5,1
5/16" 18 18 24 6,5
3/8" 16 16 24 7,9
7/16" 14 14 20 9,2
1/2" - 13 20 10,5
9/16" - 12 18 12
5/8" - 11 18 13,4
3/4" - 10 16 16,4
7/8" - 9 14 19,25
1" - 8 12 22
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ANEXOS - DESENHOS
Pg. 50 Ps da Mesa
Pg. 51 Mancais deslizantes do eixo Z
Pg. 52 Mesa XZ
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Desenho 1 Ps da Mesa
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Desenho 2 Mancais deslizantes do eixo X
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Desenho 3 Mesa XZ