Automação, Robótica e Controlo Industrial: Fichas de Trabalho Corrigidas

1. Características dos Robôs Industriais

Identifique, da listagem seguinte, as características aplicáveis aos robôs industriais:

✔ Máquinas controladas automaticamente

✘ Não programáveis e dedicados a uma só operação

✔ Manipuladores com vários eixos programáveis

✘ Máquinas controladas manualmente

✔ Deposição fixa

✔ Reprogramáveis e versáteis

✔ Deposição móvel

✔ Utilizados em aplicações de automação industrial

2. Principais Elementos de um Sistema Robótico

Sistema robótico – inclui o robô (ou os robôs), constituído por manipulador, fonte de alimentação e controlador;

atuador final; equipamento, dispositivos e sensores com os quais o robô interage diretamente e as interfaces de comunicação.

3. Geometrias de Robôs

Identifique as geometrias de robô correspondentes às descrições sucintas apresentadas de seguida:

- Esférica (polar): o pulso do robô é posicionado com duas rotações e uma atuação linear;

- Cartesiana: envelope cúbico ou paralelepipédico com três atuações lineares;

- Cilíndrica: movimento linear no eixo vertical, extensão horizontal e rotação em torno da vertical;

- Articulada: envelope de trabalho irregular.

4. Principais Tipos de Ferramentas de Robô

Os principais tipos de ferramentas de robô consistem em garras padrão (de abertura angular ou paralela). Para além das garras, as ferramentas utilizadas na ponta do braço do robô incluem ainda brocas para perfuração, ferramentas para soldadura por pontos, maçaricos de soldadura e aspersores de tinta.

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

5. Verdadeiro ou Falso

Classifique cada uma das seguintes frases como verdadeira (V) ou falsa (F).

V – Um AGV é um veículo automático com equipamento de guiamento, quer de natureza eletromagnética, quer de natureza ótica.

V – O armazenamento automático e a reposição automática são a combinação de equipamento e controlos que se destinam ao manuseamento, armazenamento e reposicionamento de materiais com precisão e velocidades sob condições pré-definidas de automação.

6. Dimensões do Espaço Individual de Armazenamento

Determine as dimensões do espaço individual de armazenamento, sabendo que as dimensões das unidades de carga são 232 cm (altura) x 52 cm (comprimento) x 230 cm (largura). As tolerâncias são C1 = 35 cm, C2 = 29 cm, C3 = 25 cm e a profundidade de armazenamento (u) = 3.

Solução:

Dados:

Unidade de carga:

h = 232 cm (altura)

l = 52 cm (comprimento)

w = 230 cm (largura)

Folgas:

C1 = 35 cm; C2 = 29 cm; C3 = 25 cm

Profundidade de armazenamento (u) = 3

Altura do espaço individual de armazenamento = h + C1 = 232 + 35 = 267 cm

Comprimento do espaço individual de armazenamento = l + C2 = 52 + 29 = 81 cm

Largura do espaço individual de armazenamento = u (w + C3) = 3 x (230 + 25) = 765 cm

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Ficha de Trabalho n.º 2

Nome do Formando: N.º

1 - Complete as seguintes frases de modo a obter afirmações verdadeiras:

a) – Uma célula de trabalho é uma estação de trabalho onde a matéria-prima é transformada.

b) – Sistema de Fabricação Flexível (FMS – Flexible Manufacturing System): é um sistema de produção altamente versátil, controlado por computador, em que toda a fábrica é automatizada, permitindo a produção de produtos variados nas quantidades desejadas. Compreende um conjunto de células flexíveis de operação e inspeção e armazéns automáticos, ligados por meios automáticos de transporte.

2 - Nas seguintes afirmações assinale com (V) as que são verdadeiras e com (F) as que são falsas:

a) – Os principais benefícios da flexibilidade na fábrica integrada por computador são:

V Aumento da produtividade da fábrica,

V Diminuição dos custos de produção,

V Redução de stocks de matérias-primas,

V Redução de produtos em vias de fabrico,

V Diminuição das tarefas repetitivas e cansativas,

V Maior apelo para o trabalho humano intelectual.

b) – Os sistemas FMS (Sistema de Fabricação Flexível) envolvem:

F Células não flexíveis;

V Elevado nível de controlo interno e externo às células;

V Ligação entre células por transporte automático, de que os AGV (veículos auto-guiados) constituem a solução mais flexível;

V Armazéns de materiais, componentes, ferramentas e paletes ou outros meios para acomodação e transporte;

V Sistemas de diagnóstico de avarias e de reprogramação do sistema quando as avarias ocorrem.

c) – Para se obter uma alta produtividade numa fábrica, os sistemas flexíveis de maquinação, montagem e inspeção devem ser parte integrante do CIM.

Os elementos que devem fazer parte deste tipo de sistemas são:

V Sistemas inteligentes de controlo;

F Mudanças manuais de ferramentas;

V Movimentação automática de materiais/produtos;

V Controladores das operações em tempo real.

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Ficha de Trabalho n.º 3

Nome do Formando: N.º

Exemplo 1

Calcule a velocidade de avanço e a velocidade de rotação para uma fresadora vertical automática para madeira dura, com uma fresa de carboneto de tungsténio de uso geral de 2 lâminas com diâmetro de 3 mm. Consulte a tabela de um fornecedor, representada abaixo (considere o menor valor para o avanço por lâmina).

Dados:

• Madeira dura

• Fresa carboneto de tungsténio de uso geral de 2 lâminas

• Diâmetro fresa: 3 mm

• Maquinabilidade do material: 400 m/min

• Avanço por lâmina = 0,02 mm/lâmina

Velocidade de Rotação [rpm] = (1000 x Maquinabilidade do Material [m/min]) / (π x Diâmetro da Fresa [mm])

Velocidade de Rotação = (1000 x 400) / (π x 3) = 42462,8 rpm

Velocidade de Avanço [mm/min] = (Velocidade de Rotação) x (Avanço/Lâmina [mm/lâmina]) x (N.º de lâminas)

Velocidade de Avanço = 42462,8 x 0,02 x 2 = 1698,5 mm/min

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Exercício 2

Elabore o programa CNC em fresadora vertical automática para executar o contorno com uma espessura de 5 mm, representado na figura abaixo. A velocidade de rotação da fresa é de 600 rpm, com uma velocidade de corte de 1000 mm/min. Considere a localização da origem do sistema de eixos colocada em x0 y0 z0. Não considere a compensação da ferramenta.

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Exercício 3

Elabore o programa CNC em fresadora vertical automática para executar o contorno com uma espessura de 5 mm, representado na figura abaixo. A velocidade de rotação da fresa é de 600 rpm, com uma velocidade de corte de 500 mm/min. Considere a localização da origem do sistema de eixos colocada em x0 y0 z0. O corte inicia-se no ponto A e no sentido AB. Não considere a compensação da ferramenta.

R = 3

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Correção da Ficha de Trabalho n.º 4

(Quando aplicável)

Nome do Formando: Classificação: ______ valores

1 - Exercício

Complete o programa CNC abaixo transcrito relativo a um torno horizontal automático para executar a peça de veio representada abaixo. Considere a utilização de uma ferramenta de corte com capacidade de corte de no máximo 4 mm por passagem, para a velocidade do spindle do torno de 750 rpm e com uma velocidade de corte de 50 mm/min. Distância de segurança 2 mm.

20

1 - Cálculo do n.º de passagens – capacidade de corte de 4 mm por passagem no máximo: 30 - 15 = 15

15 : 4 = 4 + 4 + 4 + 3 → 4 passagens do exterior para o interior.

2 - Identificação dos pontos com letras, distribuição de fora para dentro.

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

3 - Sequência de Maquinagem (pontos).

A” → A → B → C → C’ → A’ → D”

D → E → B → B’ → D’ → F”

F → G → H → I → E → E’ → F’ → J”

J → G → G’ → um ponto longe da peça

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

4 - Tabela dos Pontos com distância de segurança 2 mm

Código dos pontos

G00 A” G01 A G01 B G01 C G01 C’ G00 A’ G00 D”

G01 D G01 E G01 B G01 B’ G00 D’ G00 F”

G01 F G01 G G01 H G01 I

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

G01 E G01 E’ G00 F’ G00 J”

G01 J G01 G G01 G’

G00 (-150; 150)

(Programa)

(Funções preparatórias)

G21 G40 G49 G90

M06 T1

M03 S750

M08

(Cortes)

(1.º corte: A → B → C)

G00 X-26 Z37 (Avanço rápido até A’’ = A + 2 mm em Z)

G01 X-26 Z35 (A) F50

G01 X-26 Z4 (B)

G01 X-30 Z0 (C)

G01 X-32 Z0 (Preparação para o movimento rápido C’ = C - 2 mm em X)

G00 X-28 Z35 (Avanço rápido até A’ = A - 2 mm em X)

G00 X-22 Z37 (Avanço rápido até D’’ = D + 2 mm em Z)

(2.º corte: D → E → B)

G01 X-22 Z35 (D)

G01 X-22 Z8 (E)

G01 X-26 Z4 (B)

G01 X-28 Z4 (Preparação para o movimento rápido B’ = B - 2 mm em X)

G00 X-24 Z35 (Avanço rápido D’ = D - 2 mm em X)

G00 X-18 Z37 (Avanço rápido até F’’ = F + 2 mm em Z)

(3.º corte: F → G → H → I → E)

G01 X-18 Z35 (F)

G01 X-18 Z32 (G)

G01 X-20 Z30 (H)

G01 X-20 Z10 (I)

G01 X-22 Z8 (E)

G01 X-24 Z8 (Preparação para o movimento rápido E’ = E - 2 mm em X)

G00 X-20 Z35 (Avanço rápido F’ = F - 2 mm em X)

G00 X-15 Z37 (Avanço rápido até J’’ = J + 2 mm em Z)

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

(4.º corte: J → G)

G01 X-15 Z35 (J)

G01 X-18 Z32 (G)

G01 X-20 Z32 (Preparação para o movimento rápido G’ = G - 2 mm em X)

G00 X-150 Y-150 (Avanço rápido para um ponto longe da peça: -150, -150)

(Encerramento)

M09

M05

G00 X-150 Z150

M30

Mod. AFTEBI.P-080 rev03

Ficha de Trabalho n.º 5

1 - Faça a correspondência entre colunas de modo a obter afirmações verdadeiras.

Correção da Ficha de Trabalho n.º 5

2 - DFMA (Design for Manufacturability and Assembly) – Desenho para a Fabricação e Montagem;

CAD (Computer Aided Design) – Projecto Auxiliado por Computador;

CAE (Computer Aided Engineering) – Engenharia Auxiliada por Computador;

PDM (Product Data Management) – Gestão de Dados do Produto.

Escolha uma das siglas anteriores para preenchimento das frases que se seguem de modo a obter afirmações verdadeiras.

PDM é uma tecnologia de software que visa fazer a gestão de todas as informações e processos relativos ao ciclo de vida de um produto.

Os ficheiros de desenho e os dados de conceção são armazenados no sistema PDM, que é a interface entre o CAD e todas as funções da empresa que precisam de usar esses dados.

DFMA consiste em qualquer procedimento ou processo de conceção que considera aos fatores de produção desde o início do processo de conceção do produto.

CAE é a análise e a avaliação do resultado do processo de conceção, utilizando técnicas informáticas para calcular parâmetros operacionais, funcionais e de produção do produto, demasiado complexos para os métodos manuais clássicos.

CAD é a aplicação dos computadores e de software gráfico para apoiar o melhor a conceção do produto desde a conceptualização até à documentação.

3 - Classifique cada uma das seguintes frases como verdadeira ou falsa.

Os principais benefícios resultantes da utilização de um sistema PDM são os seguintes:

F – Aumento do tempo de lançamento no mercado (redução);

V – Aumentar a velocidade de realização das diferentes tarefas;

F – Proporcionar a gestão sequencial de atividades (simultânea);

F – Permitir aos elementos da equipa o acesso a todos os dados e com a garantia de que se está sempre a trabalhar com a versão inicial (mais atualizada).

Mod. AFTEBI.P-009 rev03

Correção da Ficha n.º 6

Classificação: ______ Assinatura do Formador: ______

1.º Grupo

1. Classifique como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes afirmações.

- A produção é um conjunto de atividades inter-relacionadas que incluem a conceção e a documentação do produto, a seleção de material, o planeamento, a fabricação, a garantia de qualidade, a gestão e o marketing de bens. VERDADEIRA

- A produção não inclui todas as atividades relacionadas com a produção ao nível do chão de fábrica. FALSA

2. Classifique como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes afirmações.

Os desafios externos que se colocam hoje em dia às empresas industriais incluem:

V novos concorrentes cobrindo nichos de mercado

V concorrentes tradicionais

V levar os fornecedores a reduzir preço e tempo de entrega e aumentar a qualidade

V parcerias e alianças com vista ao desenvolvimento acelerado de novos produtos

V os consumidores cada vez mais exigentes e sabedores

V a concorrência acrescida advinda da globalização da economia

V a redução de stocks de modo a lidar com o custo do dinheiro

V as transações sem papel suportadas pela Internet

Mod. AFTEBI.P-009 rev03

(Continuação) Página n.º: 2

3. Das medidas seguintes, identifique aquelas que são medidas de excelência:

V voltas do stock V tempos de preparação do equipamento

V qualidade total e reprocessamento V tempo de “entrega” da conceção

V eficiência de produção por produto V desempenho ou produtividade

V número de sugestões de melhoria F quantidade de produção

4. A implementação do CIM é um processo que se realiza pela seguinte ordem (1.ª, 2.ª e 3.ª etapa):

2.º Simplificação – eliminação do desperdício

3.º Implementação com medidas de desempenho

1.º Avaliação da empresa quanto a tecnologia, recursos humanos e sistemas

5. Identifique os elementos da lista seguinte que compõem a definição de CIM:

V empresa de produção F empresa de comercialização

V filosofias de gestão novas F métodos de gestão clássica

V melhoria da eficiência do pessoal V melhoria da eficiência organizacional

V integração total da empresa V sistemas integrados e de comunicação de dados

V entrosamento F integração de componentes multimédia

6. Da lista seguinte, indique quais são objetivos corporativos.

V - Margem de Lucro

V - Liderança no mercado

V - Fidelidade dos clientes

V - Compromisso com os empregados

F - Localização

V - Crescimento económico

Mod. AFTEBI.P-009 rev03

(Continuação) Página n.º: 3

2.º Grupo

A - Uma célula de produção inclui uma palete de 45 cm x 25 cm para fundições em bruto e acabadas, uma área de trabalho do operador onde este insere insertos na fundição (parafusos, porcas, anilhas, etc.) com 90 cm x 140 cm, uma caixa de ferramentas com 1,5 m², espaços de passagem e espaço em torno da máquina que abrangem 5 m² e uma máquina de produção que mede 1,8 m por 3,5 m. Determine a relação de espaço de produção para esta célula.

Resolução:

Relação de espaço de produção = Espaço de produção / Espaço total

Palete = 45 cm x 25 cm = 0,45 m x 0,25 m = 0,1125 m²

Área de trabalho = 90 cm x 140 cm = 0,9 m x 1,40 m = 1,26 m²

Cx. Ferramenta = 1,5 m²

Espaço de passagem e espaço em torno da máquina de produção = 5 m²

Máquina de produção = 1,8 m x 3,5 m = 6,3 m²

Espaço total = 0,1125 + 1,26 + 1,5 + 5 + 6,3 = 14,1725 m²

Relação de espaço de produção = (1,26 + 6,3) / 14,1725 = 53,34%

B - Um sistema de produção tem um custo de produção por hora de 150 € e um tempo de preparação de 3,2 horas.

Qual é o custo de preparação por peça, se o tamanho de lote adoptado for de 240 peças?

Custo de preparação por peça = (custo de produção do sistema por hora x tempo de preparação por hora) / N.º de peças

Custo de produção do sistema = 150 €/hora; Tempo de preparação de 3,2 horas; Tamanho de lote = 240 peças

Custo de preparação por peça = 150 €/hora x 3,2 horas / 240 peças = 2 €/peça

Mod. AFTEBI.P-009 rev03

(Continuação) Página n.º: 3

3.º Grupo

1 - Classifique cada uma das seguintes frases, como verdadeira ou falsa.

1.1 - Muitos tipos de classificações podem ser usados nos sistemas produtivos. No que diz respeito ao tipo de produtos, podemos dizer que há duas grandes classes:

a) - sistemas produtivos de bens, quando o produto fabricado é intangível. FALSA

b) - sistemas produtivos de serviços, quando o produto gerado é tangível. FALSA

1.2 - Classificação dos sistemas produtivos de acordo com as quantidades produzidas do produto. Há quatro tipos básicos de produção:

a) Produção unitária VERDADEIRA

b) Produção em oficina VERDADEIRA

c) Produção em lotes VERDADEIRA

d) Produção em massa VERDADEIRA

1 - Das opções seguintes escolha a correta de modo a obter uma frase verdadeira.

Opção 1: certeza; Opção 2: incerteza

Produção por encomenda e produção por inventário, este tipo de classificação prende-se com a geração das ordens de produção.

A grande diferença entre estes dois tipos é a incerteza caracterizada pela produção por encomenda e a certeza da produção para inventário.

2 - Escolha das frases seguintes a que corresponde ao tipo de implantação retratado pelas figuras abaixo.

a) - Implantação em Oficina – Implantação por processo ou funcional.

b) - Implantação em células – Implantação por Células de Tecnologia de Grupo ou apenas por células.

c) - Implantação em linha – Implantação por produto.

Fig. 1 - a) - Implantação em Oficina – Implantação por processo ou funcional.

Mod. AFTEBI.P-009 rev03

(Continuação) Página n.º: 4

Fig. 3 - b) - Implantação em células – Implantação por Células de Tecnologia de Grupo ou apenas por células.

Fig. 2 - c) - Implantação em linha – Implantação por produto.