Unidade manipuladora de peças conformadas em prensas

Abstract

O projeto apresentado tem como objetivo a conceção de um sistema de manipulação programável a dois eixos do tipo por controlo numérico. Foi realizado o estudo dos tipos de alimentadores de prensas existentes no mercado e pesquisa de sistemas patenteados com a finalidade de perceção do tipo de componentes constituintes de um manipulador cartesiano. Foram definidos os requisitos iniciais que a unidade manipuladora de peças conformadas em prensas deve respeitar, sendo estes o deslocamento vertical de 100mm, deslocamento horizontal de 1000mm sob a velocidade média de 1m.s-1. Foi considerado que o movimento horizontal deve ser do tipo duplo estágio, com o fim de desimpedir a zona de trabalho da prensa, após o manipulador realizar a tarefa de introdução de folha de chapa na prensa. Foi efetuado o dimensionamento do diâmetro mínimo necessário da ventosa e estipulada a configuração do sistema de suporte das ventosas. Seguiram-se as verificações aos componentes selecionados, constituintes do movimento horizontal e vertical, destes fazendo parte, três sistemas dinâmicos lineares de guias e patins, sistemas de transmissão por correias e polias, sistema de veio nervurado, sistema de fuso de esferas, redutores e servomotores. Foi realizado o desenho de conjunto do mecanismo de manipulação, assim como sua lista de material. Foram efetuadas duas análises estáticas por elementos finitos com recurso a software de simulação de dois conjuntos de elementos estruturantes chave do mecanismo manipulador. De seguida procedeu-se à análise e comentários dos resultados obtidos nas verificações e simulações numéricas efetuadas sobre os componentes atribuídos. Por fim tiraram-se conclusões, em referência, à importância de introdução de certos componentes no sistema, importância das rotinas de caraterização dos acionamentos horizontal e vertical no âmbito de validação dos servomotores selecionados, à estabilidade e capacidade de suporte da estrutura quando submetida aos esforços requeridos e a viabilidade de execução do fabrico.

The Project presented herein has, as main goal, the design of a programmable Cartesian (x-y) manipulator for numerical control positioning operation. A study of available similar solutions in the scope of manipulator systems for sheet metal feed in mechanical presses was carried out. This study was mainly focused on registered documents for patent pending processes in the design of Cartesian motion systems. The design had to follow initial specifications as horizontal and vertical strokes of 100mm and 1000mm, respectively, with velocities of the order of 1ms-1. It was assumed that horizontal motion was a double stage type, so that the press working zone was clear after having placed the metal sheet under the press tool. To accomplish with the efficiency and safety of the task of sheet transportation, a system of vacuum suction cups was designed for the purpose. All checks for the distortion under force of all mechanical components were done in this work; the sets designed and inspected were: slideways, belt drives, sheaves, bearings and the active motion source, that are the servo-motors. All material and integrating parts are mentioned in a List. The project is presented in necessary drawings showing all the assembled equipment views, as well as the drawing of some individual integrating parts. In the last step, finite element modelling was used to investigate the accurate stress distribution of the item in analysis to obtain accurate information for the von Mises equivalent stress distribution, having commented the obtained results. Finally, conclusions and suggestions for the project progress were presented.