Desenvolvimento de um sistema de troca automática do nozzle de ...

Resumo
Resumo
O presente relatório incide sobre o desenvolvimento de um sistema de troca automática
de nozzle de corte, que se destina a equipar os Centros de Corte Laser da ADIRA S.A.
O desenvolvimento deste produto surgiu da necessidade crescente em diminuir os
tempos de “setup” dos centros de corte e, por conseguinte, melhorar os rendimentos de
trabalho. Actualmente, a troca de nozzle é uma operação manual que exige a entrada de
um operador no interior da máquina e, consequentemente, a desactivação desta, pelo
que o objectivo passa por desenvolver um sistema automatizado que aperte/desaperte o
nozzle da cabeça de forma rápida e eficaz, por forma a diminuir o efeito desta operação
sobre os tempos de “setup”.
Para resolver este problema modelaram-se duas soluções distintas. A primeira consiste
num prato giratório, cujo princípio de funcionamento é semelhante ao de um sistema de
troca automática de ferramenta das máquinas CNC. Este prato tem 24 orifícios,
divididos por duas pistas concêntricas, onde estão armazenados os nozzles e os
respectivos suportes. A rotação do prato permite o transporte do nozzle pretendido para
uma zona de “Stand By” (estática), onde estão colocados dois motores de passo (um
para cada pista) que transmitem a rotação ao suporte e, por conseguinte, permitem o
aperto/desaperto do nozzle na cabeça. Esta solução acabou por ser abandonada ainda
numa fase embrionária, pois obrigava à criação de um sistema complicado de engate
entre o motor e o suporte e, ainda, à utilização de uma motorização bastante precisa para
fazer rodar o prato (prato divisor).
Para resolver os dois problemas anteriores modelou-se uma nova solução, a que se deu
o nome de gaveta. Este protótipo apresenta os sistemas de aperto/desaperto sempre
estáticos e em contacto constante com o motor, através de uma cadeia de engrenagens
de dentado recto. Como a operação de troca preconiza um elevado controlo de binário,
procurou-se determinar as perdas de rendimento existentes na cadeia e, por conseguinte,
calcular a diferença de binário verificada entre o primeiro e o último sistema de aperto.
O resultado deste estudo conduziu à subdivisão da cadeia inicial em 3 mais pequenas,
com motorização individual, tendo-se assim minimizado as perdas para um valor de
apenas 10%.
Com os dois protótipos modelados decidiu-se que a segunda solução era mais simples e
eficaz, pelo que em seguida se iniciou a sua implementação no centro de corte. Esta fase
obrigou ao desenvolvimento de uma blindagem, de um suporte e à definição de um
sistema de accionamento capaz de transportar a gaveta para o interior da área de corte,
accionamento este que vai ser efectuado por um cilindro pneumático de duplo efeito.
No final efectuou-se uma análise económica às duas soluções, tendo-se concluído que a
gaveta é cerca de 3 vezes mais cara que o prato, no entanto, este resultado é virtual pois
a utilização do prato divisor equalizaria os custos de ambas as soluções.
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