INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 DISEÑO DE UN PROBADOR AUTOMÁTICO DE LÍNEA DE AEROSOLES PARA LA EMPRESA PRODENVASES S.A. CESAR AUGUSTO VALENCIA FRANCO INGENIERIA EN ELECTROMECANICA Asesor: JUAN GONZALO ARDILA MARIN INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO 28 junio 2016 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 2 TABLA DE CONTENIDO AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. 4 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 5 2. ESTADO DEL ARTE ........................................................................................ 7 3. METODOLOGÍA ........................................................................................... 11 3.1 Identificación de necesidades ................................................................ 11 3.2 Búsqueda de información ....................................................................... 12 3.3 Definición de capacidades. ..................................................................... 14 3.4 Modelado matemático ........................................................................... 16 3.4.1 Columnas .................................................................................................. 17 3.4.1.1 Propiedades de la sección transversal de una columna ....................... 17 3.4.1.2 Tipos de extremos ................................................................................. 18 3.4.1.3 Longitud efectiva (LE) ........................................................................... 18 3.4.1.4 Relación de esbeltez ............................................................................. 18 3.4.1.5 Columna larga ....................................................................................... 19 3.4.1.6 Columna corta ....................................................................................... 19 3.4.1.7 Columnas con carga excéntrica ............................................................ 19 3.4.2 Diseño de ejes por fatiga .......................................................................... 20 3.5 Diseño mecánico..................................................................................... 21 4. RESULTADOS .............................................................................................. 23 4.1 Definición de capacidades ...................................................................... 23 4.2 Diseño conceptual .................................................................................. 23 4.3 Cálculo del diámetro mínimo del eje como columna: Tramo A-B ......... 23 4.3.1 Análisis de Columna larga (Euler) ............................................................. 25 4.3.2 Calculo del esfuerzo y deformación producida por las cargas excéntricas ................................................................................................................ 27 4.4 Cálculo del diámetro mínimo del eje como columna: Tramo B-C .......... 27 4.4.1 Análisis de Columna larga (Euler) ............................................................. 27 4.4.2 Calculo de esfuerzo y deflexión del tramo BC .......................................... 28 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 3 4.5 Cálculo del sistema de transmisión de potencia .................................... 28 4.6 Diseño del eje por Fatiga ........................................................................ 29 4.6.1 Resistencia a la fatiga real estimada ......................................................... 29 4.6.2 Diagrama de cuerpo libre del eje .............................................................. 30 4.6.3 Cálculo el diámetro en los puntos críticos ................................................ 31 4.7 Planos de la máquina .............................................................................. 32 4.7.1 Descripción de los elementos: ......................................................................... 32 4.7.2 Ensamble de componentes: ............................................................................ 33 4.8 CONCLUSIONES. .................................................................................................. 34 4.9 LOGROS. .............................................................................................................. 35 REFERENCIAS ..................................................................................................... 39 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 4 AGRADECIMIENTOS Nunca es el autor solo quien escribe un libro: cuenta siempre con la valiosa colaboración de otras personas. Es por ello que estoy en deuda con aquellos que me han ayudado desinteresadamente en esta obra. Mi profundo agradecimiento a: * Profesor Juan Gonzalo Ardila Marín * A toda mi familia valencia franco por el apoyo incondicional durante este desarrollo. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 5 1.INTRODUCCIÓN En la industria, se considera que la ingeniería y el diseño son elementos decisivos e indispensables para obtener un alto nivel de competitividad en precios y calidad de producto y por ende aumento de la utilidad. La meta de esta formación de ingeniería es prepararnos para cumplir las funciones de análisis y diseño, o bien las funciones de construcción, producción u operación con un pleno estudio del diseño de la estructura, la máquina o el proceso que se requiera. Para realizar un proyecto de grados se deben haber adquirido conocimientos físicos, matemáticos, lenguaje de computadora, programación y control, además la capacidad de emplear bien el idioma para expresarnos en forma escrita. Con la ingeniería pretendemos llegar a un emprendimiento viable, demostrando que la solución propuesta puede ponerse en marcha y mantenerse, mostrando evidencias de que se ha planeado cuidadosamente, contemplando los problemas que involucra la ejecución de una propuesta. Se debe demostrar que los proyectos son factibles económicamente, lo que significa que la inversión que se realizará es justificada por la ganancia que se genera en el tiempo con estas líneas produciendo con el probador automatizado en funcionamiento. La automatización permite reducir costos energéticos, y garantizar menor participación directa de los operarios con la producción, minimizando así el riesgo tangible de un posible accidente o incidente que se pueda presentar durante el proceso; además de actualizar las líneas productivas y sumarse a la tecnología actual, que es la propuesta hoy en día a nivel empresarial. El diseño del probador automático para la producción de envases de aerosol de las líneas 2 y 14 de la empresa PRODENVASES S.A., no solo termina con el problema de los envases porosos, también con el problema de oxidación a causa de realizar el proceso de inmersión durante la prueba de chequeo, reduciendo de esta manera tiempos y aumentando confiabilidad. Se Identifica la causa de esta infinidad de problemas y se crea la necesidad que lleva a la propuesta del proyecto, investigando cómo es el proceso de prueba de envases manual que se ejecuta actualmente definiendo especificaciones del probador automático que reemplazará el proceso manual, donde se pueda analizar y dar la mejor solución de diseño disponible, justificando a partir de cálculos y modelos físicos, creando un conjunto completo de planos documentando las memorias de cálculos matemáticos e implementación de normas de manejo y manipulación de la máquina. Nos brinda además de calidad, seguridad durante el proceso que es un factor importantísimo en todo el marco de la industria, evitaremos la manipulación de la maquina durante el proceso de producción, el probador será totalmente automático si no hay producción cualquiera que fuera el motivo, da señal INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 6 De paro si detecta envases porosos con problemas de hermeticidad lo expulsa, cuando de señal nuevamente de producción inicia el proceso etc. Inicialmente mostraremos la descripción del problema enfocado en el doble cierre y el cordón de soldadura además de otras deformaciones, que suceden a través de eventos permanentes durante la realización del cierre, además con mucha frecuencia se filtran envases con defectos, y son estos los responsables de que se cree la necesidad de realizar este proyecto; llegamos a la conclusión después de observar por un largo periodo de tiempo, el proceso que se realiza de chequeo durante la producción y del porcentaje altísimo que queda sin chequear y tal vez de no revisar visualmente parte de la producción por la velocidad de la línea. Detalladamente por medio de imágenes enseñamos el proceso de doble cierre y explicamos los problemas que conlleva el no realizarlo. El haber introducido parte de la tecnología en este proceso, parte de la innovación en este campo, los departamentos de proyectos, encontraran en esta obra, una guía para la creación de máquinas que permitan el trabajo automático, en favor de una optimización y racionalización en los procesos, así como una gran mejora en las condiciones laborales del personal implicado en la manipulación del producto deforme, o difícil visualización. Se entrega diseño de un probador automático para líneas de aerosol de la empresa PRODENVASES S.A., con el fin de garantizar la hermeticidad de toda la producción, reduciendo tiempos y aumentando confiabilidad y además puntualidad en la entrega del producto exceptuando paros por reproceso siguiendo el sistema de HFI (hold for inspection – mantener para inspección). Se identifica la necesidad que poseen los operarios de las líneas de aerosol por medio de entrevistas realizadas a varios de los implicados en el proceso de producción de envases, se pudo reunir datos que fueron útiles durante la investigación del actual chequeador manual. Se examinó información sobre los probadores automáticos en la actualidad, logrando encontrar diversas opciones de diseños, se realizó pruebas en las chequeadoras manuales aumentando el caudal y minimizando el tiempo de llenado de los envases para analizar el impacto de carga en cada uno de los cierres. Se realizó un listado detallado de materiales, equipos y herramientas, para visualizar el costo que conlleva realizar este proyecto, utilizando espacios y componentes necesarios de la mejor manera posible. Se realizó el modelado geométrico parte por parte de cada componente que forma el probador automático en un software CAD, dicho software nos brindó herramientas de diseño para la posible creación y montaje de nuestro probador automático de acuerdo al espacio brindado; Después de obtener los datos de la investigación encontramos que es prioridad no solo con la compañía también con el Medio Ambiente, el ahorro de energía calorífica y energía eléctrica. Una de las características importante del proyecto fue la de evitar que el envase de hoja lata tenga contacto directo con el agua para evitar oxidación y la excepcional tranquilidad de conocer la calidad con la que llegara finalmente el producto al cliente. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 7 2. ESTADO DEL ARTE El envase de aerosol lo podemos definir como la hoja lata que inicialmente comienza con el proceso de cierre por soldadura con alambre perfilado, tal como lo vemos en la Figura 1. Esta técnica utiliza un alambre de cobre estirado y aplastado, de manera que se aumenta la superficie de contacto en la zona de soldadura, produciendo una soldadura más sólida y adecuada, con un traslapo de solo 1 mm de ancho desarrollado por la utilización del alambre de cobre como electrodo intermedio entre la costura de la lata y las roldanas de soldadura de cobre, para resolver el problema de la contaminación de la superficie del electrodo, y sus efectos en la calidad de soldadura. La formación del grafado de doble cierre es la operación de dos acciones separadas, sincronizadas con precisión. En la primera parte del proceso de cierre el borde es arrollado sobre la pestaña del cuerpo. El borde tiene tres espesores, mientras que el cuerpo del envase tiene dos. El propósito de la segunda operación durante el proceso es completar el cierre, presionando estos espesores fuertemente. El material de sellado previamente aplicado a este borde formará una junta elástica para compensar las imperfecciones y asegurar el cierre hermético del envase (Vanegas, 2005). Todo el proceso se aprecia en la Figura 2. Figura 1. Cordón de soldadura. Aportado por PRODENVASES S.A. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 8 Figura 2. Grafado de doble cierre. Tomado de (Vanegas, 2005) El grafado falso o cierre crudo (ver Figura 3) es una de las mayores dificultades que se afrontan durante el proceso, teniendo en cuenta la velocidad de producción de la línea, cerca de 100 envases por minuto, se vuelve un poco dificultoso para los operarios poder observar manualmente todos los envases, este proceso en la línea de aerosol es bastante delicado ya que se estará almacenando un producto con una presión mayor a 80psi, por este motivo aparte de muchos otros que son de suma importancia para la calidad del producto terminado, no debemos correr el riesgo de pasar un producto defectuoso, que podría además ocasionar un posible accidente. El falso cierre se produce en su mayoría desde el proceso de la primera operación realizando así más del 80 % del cierre donde se concentra muchos de los problemas como son: falso cierre, teta en grafado, traslapos pequeños, ganchos de accesorios pequeños, etc. El envase después del biselado puede sufrir golpes o fracturas durante todo el proceso de transporte llegando deforme al proceso de grafado y no ajustando en su respectivo accesorio, terminando mal su cierre. El accesorio ya sea el fondo o la boquilla contiene una laca o recubrimiento que puede resbalar en el labio del molde y terminar realizando mal su operación (Grafado de doble cierre: Manual de proceso, 2005). INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 9 Figura 3. Grafado crudo o falso cierre. Aportado por PRODENVASES S.A. Figura 3A. Grafado con teta Aportado por PRODENVASES S.A. En la Figura 4 se pueden observar algunas de las piezas por las que está compuesta la maquina Grafadora: un par de carretas de primera y segunda operación construidas con materiales de tungsteno para evitar que se adhiera material particulado y llegue a pelar el accesorio durante la operación dando mala presentación o dejando huellas o ranuras en el accesorio, la pieza del medio (molde) tiene su punto de operación en la parte superior, allí se ve el labio del molde en el punto donde ajustan las carretas entre la lámina del envase y la del accesorio, realizando así el doble cierre al generar una presión alta sobre los diferentes espesores de láminas de envase y accesorio. La carreta de primera operación tiene en la parte superior el ángulo de salida y en el centro el ángulo de golpe o ángulo deformador, se nota que contrario a la carreta de segunda operación, sus ángulos son un poco más profundos produciendo el 80% del cierre (Vanegas, 2005). Figura 4. Carretas y molde. Aportado por PRODENVASES S.A. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 10 Las fugas por grafado crudo o falso cierre pueden ocurrir por diferentes motivos propios de la maquina grafadora, en la empresa PRODENVASES S.A. después de realizar este proceso se sumerge en agua una muestra de envases para la prueba de hermeticidad, este procedimiento se ejecuta en una maquina un poco ortodoxa, muy manual con un tanque lleno de agua donde se sumerge el envase presurizado interiormente a 120 psi, y confiando así en el ojo humano por si llegase a existir fuga. Ver Figura 5. Figura 5. Chequeadora manual aportada por PRODENVASES S.A. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 11 3.METODOLOGÍA 3.1 Identificación de necesidades Se identificó la necesidad que poseen específicamente los operarios de las líneas de aerosol a través de una serie de entrevistas, donde se adquirió datos que fueron útiles durante la investigación del actual chequeador manual, conseguimos herramientas suficientes para enfocar el proyecto, frente a las variables que intervienen en el proceso. Entrevista 1: Operario línea de aerosol: soldadora. Pregunta: ¿Durante el proceso de doble cierre, donde se presentó el problema la mayoría de veces? Respuesta: El problema de mayor incidencia es en el grafado ya sea por fondo o boquilla por falso cierre o grafado crudo. Pregunta: ¿qué herramientas tienen para detectar este problema? Respuesta: La herramienta o máquina que tiene la línea de aerosol para minimizar estos problemas es una maquina manual llamada chequeadora. Pregunta: han realizado devoluciones alguna vez por este problema. Respuesta: sí Pregunta: Cuando realizan las devoluciones ¿Cómo es el proceso de selección? Respuesta: Realizan la revisión total de la producción al igual que el chequeo de todo el envase de aerosol. Pregunta: ¿Cuál es la mayor preocupación de las personas que laboran en estas líneas, teniendo en cuenta la falta de tecnología que garantice el producto? Respuesta: La responsabilidad la tenemos todos con la producción, porque somos personas comprometidas con la empresa, pero no podemos hacer milagros, son muchos envases por minuto que el ojo humano no alcanza a detectar por la velocidad de las líneas. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 12 Pregunta: ¿La empresa ha solucionado el problema que está causando la devolución de la producción? Respuesta: No, al contrario tenemos menos chequeo de envases ya que el puesto de chequeador lo realiza actualmente el mismo operario de la grafadora, aumentando las probabilidades de empacar un envase defectuoso. Entrevista 2: Operario línea de aerosol: grafadora. Pregunta: ¿Cuántos envases por minutos chequean en la línea de aerosol? Respuesta: Se chequea cada tres minutos en promedio tres envases, o sea un 6% de los envases producidos en 3 minutos Pregunta: ¿Por qué tardan ese tiempo en chequear solo 3 envases? Respuesta: Porque el grafado puede quedar con micro fugas por golpes de bisel o accesorios defectuosos etc. Se debe esperar un tiempo para garantizar su hermeticidad. Pregunta: ¿Cree usted que chequear 3 envases de 350 unidades garantiza la hermeticidad de toda la producción? Respuesta: No, claro que no, queda un porcentaje demasiado elevado sin revisar ni siquiera se visualiza el cierre, se corre el riesgo de enviar envases con problemas y que se presente nuevamente una devolución, y lo más grave es perder el cliente. Pregunta: ¿En algún momento le hablaron sobre el diseño de un probador automático para la línea de aerosol? Respuesta: si Pregunta: ¿Cuál es su opinión frente al proyecto Probador Automático para la Línea de Aerosol? Respuesta: Es el instrumento que falta en las líneas de aerosol para contar con una ayuda más automatizada, y poder sentir un poco más de seguridad de que el producto que llega al cliente está en perfectas condiciones de calidad. 3.2 Búsqueda de información Se buscó y examinó información sobre probadores automáticos de la actualidad, logrando encontrar diversos y prácticos diseños, comparando con las necesidades identificadas, para decidir con criterio y firme convicción sobre la construcción del proyecto. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 13 La búsqueda partió con definir y establecer la necesidad de información a partir de la cual fuera posible iniciar el diseño del proyecto, buscando una “idea” que dé solución al problema ya identificado, definiendo palabras claves para esta búsqueda, para abordar el tema de los probadores en páginas web. Dichas “ideas” pueden surgir por casualidad, tras una lluvia grupal de ideas o tras un largo proceso de análisis de los continuos problemas que se repetían en la empresa para poder evidenciar que no favorecía la tecnología actual para realizar la función de chequeo del 100% de la producción en las líneas de aerosol. La idea de proyecto creció cuando tras verificar la forma de operar de las chequeadoras manuales y el tiempo que llevaba chequear tan solo 3 envases, se pensó la forma de automatizarla creciendo el interés y la necesidad de investigar más afondo con las personas encargadas dentro de la compañía. Dentro de estas investigaciones se realizaron algunas pruebas de laboratorio como fueron las del impacto de carga, acelerando la velocidad de llenado del envase a través del caudal de aire comprimido; dicha prueba se describirá en la siguiente sección. Con respecto a la búsqueda web, se partió por definir “palabras clave” para los motores de búsqueda, las primeras utilizadas fueron “TESTER PARA ENVASE DE AEROSOL”, la información resultó muy superficial, solo se referían a ventas de máquinas electromecánicas sin describir el diseño mecánico. La búsqueda de videos resultó más fructífera, de ellos se logró extraer pequeños diseños de algunos elementos que se utilizaban en lugares muy bien seleccionados para realizar trabajos que ayudan a mejorar la funcionalidad de la máquina, teniendo en cuenta que el envase es de hojalata se encontró un video interesante1 donde el tipo de transporte utiliza a los lados de las bandas un tipo de varillas circulares inoxidables para disminuir la fricción entre el envase y el transporte permitiendo un mejor desplazamiento sin perder el equilibrio del envase; además existen potencialidades o recursos sub-aprovechados que pueden optimizarse y mejorar las condiciones actuales. Otras de las palabras claves utilizadas durante la búsqueda de información, fueron “CHEQUEADORAS AUTOMATIZADAS PARA LÍNEAS DE AEROSOL”, con ellas se consiguieron algunos videos de máquinas soldadoras y grafadoras con diseños de transportes que ayudan por su estructura a la fácil ubicación de las máquinas y a minimizar espacios; llama mucho la atención de otro video2 donde la ayuda que tiene el transporte de un rodillo vertical con unos anillos de caucho con un cordón de espuma que sujetan el envase y le dan el impulso, este proceso utilizado en otro tipo de envase donde se utilizan elevadores verticales podría ser de mucha ayuda ya que en estos tipos de elevadores magnéticos, que utilizan imanes con un magnetismo significativo, no son muy constantes respecto al equilibrio por el radio o la altura del envase que hace que se vuelva dificultoso llevarlo a su nueva posición dando un giro de 90 grados, en este caso sería de mucha ayuda para darle continuidad a la línea. Después con las palabras clave “PROBADOR DE AEROSOL- SPRAY TESTER” se halló un video3 con mayor información técnica del diseño estructural y el material que se utiliza para algunas piezas o herramientas que no realizan esfuerzo axial ni radial pero que por ser un material suave no tendrán problemas con la litografía del producto como rayado, 1 https://www.youtube.com/watch?v=1802ZJMUbrM 2 https://www.youtube.com/watch?v=EGkbF0tWA8Q 3 https://www.youtube.com/watch?v=Z1j9_CieaXk https://www.youtube.com/watch?v=1802ZJMUbrM https://www.youtube.com/watch?v=EGkbF0tWA8Q https://www.youtube.com/watch?v=Z1j9_CieaXk INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 14 desprendimiento de pintura, o golpes, que generen un problema visual para el cliente, como ventaja tenemos la disminución considerable del peso de la máquina a la hora de transportarla. Comparándolas con la necesidad identificada, se observaron las herramientas utilizadas para mejorar la eficiencia de la máquina, y se planeó utilizar toda esta información agregando el conocimiento propio en la materia y en electrónica, automatización y circuitos electroneumáticos que existen en la actualidad, se inició el diseño con una visión diferente buscando cumplir los objetivos del proyecto, y satisfacer la necesidad del cliente PRODENVASES S.A. 3.3 Definición de capacidades. La prueba de impacto de carga mencionada en la sección anterior se realizó en 8 repeticiones esperando encontrar algún resultado diferente que pudiera tener efecto con el doble cierre o que colocara en riesgo la resistencia de la lámina del envase o lamina del accesorio. El resultado final fue el esperado, positivo para el diseño que se proyecta para estas líneas de aerosol. Utilizando el mismo procedimiento, verificando las medidas antes y después con el propósito de recopilar información acerca del comportamiento de la lámina utilizada en el doble cierre, estas medidas se realizaron con herramienta de precisión del laboratorio de la empresa PRODENVASES S.A.S., ver Figura 6. Figura 6. Laboratorios de SPC de la compañía PRODENVASES S.A.S. A continuación mencionaremos todos los instrumentos que se utilizaron para llevar a cabo las pruebas de resistencia de la lámina del envase y del accesorio. El altímetro que se aprecia en la Figura 7(a) es la herramienta para medir altura entre cierres y altura total del envase, estas alturas son una medida critica muy importante tanto en el envase litografiado como en el envase brillante, en el caso del envase litografiado es ideal conservar las medidas para garantizar ganchos y traslapos y en el envase brillante es ideal conservar la medida ya que el cliente debe colocar el papel litografiado el cual llega con unas medidas específicas y con muy poca tolerancia. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 15 Instrumento para medidas de espesores tal como apreciamos en la figura 7 (e) se mide después que se realiza el doble cierre en las grafadoras exactamente en el punto donde se une pestañas de envase y pestaña de accesorios, este espesor de grafado es otra de las medidas criticas ya que si se dejara por encima de las medidas nominales podría crearse fugas o micro fugas que es igual de delicadas, y si al contrario queda por debajo de las medidas nominales puede crearse grafado con teta o fisura en el bisel el cual genera fuga en el grafado. En la figura 7 (b) observamos el instrumento para medida de ancho bisel se realiza en un proceso de expandir la lámina en envases de hoja lata después de soldados los cilindros la longitud del bisel es importante y puede llegar a ser crítico porque de no mantener esta longitud dentro de medidas tendríamos dificultades con gancho de cuerpo, ganchos de accesorios y traslapos acarreando con ello varios problemas críticos del grafado. En la figura 7 (c) observamos la herramienta de medida de profundidad de countersink que básicamente es la altura o profundidad que deja el grafado de doble cierre en la pared interior de la boquilla. Con estos instrumentos de medida podemos acreditar el procedimiento que rige en el esquema vigente R y R, Repetitividad y Reproducibilidad de la compañía, con este proceso que se realizó se garantiza una mayor veracidad en las pruebas para impacto de carga y aumenta la confianza del producto que se le entrega finalmente al cliente. El procedimiento fue el siguiente: Luego de inyectar presión de aire (100psi) con mayor caudal para la disminución del tiempo de llenado a la tercera parte utilizada actualmente, cambiando la sección de la manguera (diámetro interior de la manguera) de líneas neumáticas de 8mm por mangueras de 10mm desde la entrada de aire hasta el sistema de boquillas para inyección, se pudo notar que al aumentar la sección o diámetro interior de las líneas de distribución de aire se redujo el tiempo de llenado del envase de aerosol y aumentó el impacto de carga al llenar con la misma cantidad de aire en menos tiempo; sin ocasionar problemas críticos en el grafado, antes de la prueba se habían realizado medidas de altura entre cierres, de espesores de cierre y de countersink (profundidad) en el laboratorio de SPC (Control Estadístico del Proceso) de la compañía; luego del llenado bajo las nuevas condiciones se toman nuevamente estas medidas, y se verifica si se presentó alguna variación, donde obtuvimos la eficiencia en tiempo y sin variación de medidas. Las condiciones de funcionamiento del probador se definieron según datos aportados por la empresa y teniendo en cuenta que existen normas como la Resolución 0526 de 1989, aprobada por el MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO y la SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO que proporcionan información orientativa sobre los requisitos relativos al manejo de presiones y el envasado. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 16 Figura 7. Herramientas de precisión del laboratorio SPC, (a Altímetro (altura de envase), (b) Herramienta para longitud de bisel, (c) Medida de countersink, (d) Medida entre cierre, y (e) Medida espesor grafado. Fuente: propia. 3.4 Modelado matemático Un eje o (árbol) es uno de los componentes de muchos dispositivos mecánicos encargado de transmitir movimiento rotatorio y potencia. Es el elemento mecánico principal en donde la potencia se transmite desde un motor que puede ser eléctrico, combustión interna, Diésel u otro (Mott, 2008). Comúnmente cuando se habla de ejes se supone un elemento horizontal y cuando este eje INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 17 es vertical se debe analizar como una columna, en el presente caso de estudio el eje debe ir vertical, por eso a continuación se darán los conceptos de columnas y se describirá el proceso de diseño que se llevó a cabo. 3.4.1 Columnas Una columna es un miembro estructural que soporta una carga axial de compresión y puede fallar por inestabilidad elástica o pandeo, más que por aplastamiento del material. La inestabilidad elástica se entiende por la incapacidad de mantener su rigidez bajo la acción de una carga (Mott, 2008). Comúnmente una columna es larga, esbelta y recta, pero si la columna se clasifica como corta se puede utilizar los métodos de diseño comunes de carga estática o fatiga, pero si es larga se debe utilizar el siguiente análisis: 3.4.1.1 Propiedades de la sección transversal de una columna La tendencia que posee una columna a pandearse depende de su longitud, sección trasversal y tipo de apoyo que posee; común mente una columna tiende a fallar en la dirección donde se presente el menor momento de inercia (I) y radio de giro, tal como puede apreciarse en la Figura 8. Figura 8. Pandeo en una columna. Fuente: (Mott, 2008). El radio de giro será: 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 = √ 𝐼 𝐴 Donde: I = momento de inercia más pequeño A = área de la sección transversal INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 18 3.4.1.2 Tipos de extremos Esto está relacionada con la forma en que la columna es soportada, existen 3 formas diferentes, ver Figura 9. Figura 9. Tipos de soportes para columnas. Fuente: (Mott, 2008). En el primer caso la columna tiene soportes con pasador en ambas extremos que evitan su rotación, en el segundo caso tiene un pasador en un extremo y en el otro esta empotrada y el último caso en un extremo esta empotrada y el otro es libre, este último es el caso más complicado de análisis. Dependiendo esto se toma un valor de K que solamente indica el grado de limitación que tiene cada extremo para rotar. 3.4.1.3 Longitud efectiva (LE) Es el resultado de multiplicar la longitud real por el factor K de restricción de giro: LE = LK Donde: L = longitud real de la columna entre soportes K = constante que depende del extremo fijo 3.4.1.4 Relación de esbeltez Consiste en dividir la longitud efectiva en el radio de giro y comprarla con la relación esbeltez de transición, lo cual nos indica la forma de analizar la columna. Relacion de Esbeltez Real = LE 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 = LK 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 19 Relación de esbeltez de transición (CC.): Cc = √ 2π2E Sy Donde: E = módulo de elasticidad del material de la columna Sy = resistencia de fluencia del material Como Cc es la relación que separa una columna corta de una larga el análisis será el siguiente: Si la relación de esbeltez real es mayor que la relación de esbeltez de transición la columna es larga, y si la relación de esbeltez real es menor que la relación de esbeltez de transición la columna es corta. 3.4.1.5 Columna larga Si la columna se define como larga se utiliza la ecuación de Euler para calcular la carga crítica (Pcr) a la cual la columna fallará: Pcr = π2EA ( KL 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 ) 2 Factor de diseño y carga admisible o de trabajo: N = Pcr Pa Donde: Pa = carga admisible o de trabajo a al cual estará sometida la columna 3.4.1.6 Columna corta Si la columna se clasifica como corta se debe utilizar la ecuación de J.B. JOHNSON para calcular la carga critica a la cual fallara la columna: Pcr = A + Sy ∗ [ 1 − Sy ( KL 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 ) 2 4π2E ] 3.4.1.7 Columnas con carga excéntrica La carga excéntrica es una carga que se aplica alejada del centro de gravedad de la columna y originando flexión en esta aparte del pandeo generado, Figura 10. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 20 Figura 10. Flexión generada en la columna. Fuente: (Mott, 2008). El esfuerzo de flexión en la mitad de la columna será: 𝜎 ( 𝑙 2 ) = 𝑃 𝐴 [1 + 𝑒𝑐 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 2 sec( 𝐾𝐿 2𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 √ 𝑃 𝐴𝐸 )] Donde: P = carga aplicada Py = carga a la cual el esfuerzo es igual al de fluencia y la columna fallará Entonces: 𝑆𝑦 = 𝑃𝑦 𝐴 [1 + 𝑒𝑐 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 2 sec( 𝐾𝐿 2𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 √ 𝑃𝑦 𝐴𝐸 )] Entonces la carga admisible será: N = Py Pa 3.4.2 Diseño de ejes por fatiga Los ejes comúnmente están expuestos a una combinación de esfuerzos normales y cortantes, los cuales son causados por cargas de torsión, flexión, verticales y axiales; el diseño de una eje siempre va a depender del diseñador y de las cargas a las cuales va estar sometido, cuando se habla de diseñar un eje consiste en calcular su diámetro mínimo, la teoría más utilizada para esta función es la teoría de falla por energía de distorsión o de Von-Mises. Se debe analizar el eje en diferentes puntos críticos para encontrar el diámetro mínimo del eje, pero esto depende de los tipos de esfuerzos al que el punto este sometido. En ocasiones el punto puede INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 21 estar sometido a una combinación de esfuerzos normales y cortantes por lo cual se debe utilizar la siguiente formula: D = [ 32N π √( KtM sn´ ) 2 + 3 4 ( T Sy ) 2 ] 1 3 Pueden haber varios factores de Kt en un tramo se debe escoger el mayor para introducirlo a la formula (Mott, 2008). El factor Sn´ es la resistencia a la fatiga de una viga real y esta descrito por la fórmula siguiente: Sn´ = Sn ∗ CR ∗ Cs ∗ Cm ∗ Cst Por otra parte el punto puede estar solamente sometido a un esfuerzo cortante debido a una carga vertical y la ecuación seria: τ𝑚𝑎𝑥 = 4V 3A o también: τ = VQ It Con factor de concentración de esfuerzos: τ𝑚𝑎𝑥 = Kt 4V 3A Y el diámetro mínimo requerido será: D = √ 2,94KtVN Sn´ ; 𝜏𝑑 = 0,577∗𝑆𝑛´ 𝑁 Otra forma seria que el punto solamente este sometido a un esfuerzo cortante por torsión y la formula seria: D = [ 32N π √3 4 ( T Sy ) 2 ] 1 3 ; τd = 0,577∗Sy N 3.5 Diseño mecánico Para el diseño de la maquina probadora de recipientes con aerosol, la cual detectará si este tiene fugas, una de las partes principales es el diseño del eje de transmisión sobre el cual se fundamenta todo el sistema de la máquina, este eje debe tener la capacidad de soportar la carga representativa del tambor giratorio, además del sistema de cargas combinadas (radiales y torsión) aplicadas al eje por el sistema de engranaje impulsor. Para el diseño y análisis de ejes de transmisión de potencia, se deben analizar varios aspectos (Mott, 2008): Si el eje está sometido a carga estática o dinámica, Posición del eje horizontal o vertical, Tipos de cargas aplicadas (tensión, compresión, flexión y torsión), y Elementos conectados (poleas, cadenas, engranajes, cojinetes). INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 22 La dificultad existente en el diseño de la máquina, consiste en que el eje es vertical y no horizontal, aumentando el grado de complejidad del diseño; después de realizar un estudio profundo sobre el tema y consultar en la literatura disponible se determinó que el diseño del eje se debe realizar como una columna y no como una viga. A Continuación se describe el procedimiento a realizar para el diseño mecánico de la maquina: 1. Calculo del diámetro mínimo del eje como columna sometida a una carga de compresión. 2. Calculo del esfuerzo y deformación producida por las cargas excéntricas. 3. Calculo del diámetro del eje a fatiga debido a cargas fluctuantes ocasionadas por el motor paso a paso. 4. Diseño del sistema de engranajes rectos. 5. Diseño de la cuñas para sujetar los engranajes y para el sistema de unión entre el tambor y el eje. 6. Selección de los rodamientos. 7. Planos de la máquina. En la siguiente sección se reportarán, uno a uno, los resultados obtenidos en cada fase del diseño. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 23 4. RESULTADOS 4.1 Definición de capacidades Las pruebas de impacto de carga recopiladas, se realizaron como un compromiso para garantizar la hermeticidad tras el proceso de llenado, como exigencia propia del proceso que busca ser respaldada por medio de las investigaciones realizadas a envases de diferentes especificaciones: diámetros, alturas y calibres de láminas, quedando registro fotográfico del estado final de los envases. La realización de las pruebas aumentó considerablemente el interés por el diseño de la automatización del proceso, buscando pasar de los lentos elementos del anterior chequeador manual a ejecutar una rápida acción de llenado que permitiera el chequeo de los envases con un tiempo mínimo de respuesta utilizando como fuente de energía el aire comprimido por su velocidad y su rapidez de respuesta de trabajo, aunque su acción no es tan rápida como la eléctrica, pero si es notablemente más rápida que la hidráulica; por otra parte podemos pensar que la energía neumática tiene como materia prima el aire atmosférico el cual se puede tomar en la cantidad necesaria, totalmente gratuito, para comprimirlo y transformarlo como fuente de energía. Las condiciones de funcionamiento del probador parten por definir la presión máxima de operación, la cual se fijará un 40% por encima del valor con el que el cliente presurizará el producto terminado, por ejemplo, si el envase con el producto queda presurizado a 80 psi, se prueba con una presión de 112psi. 4.2 Diseño conceptual Tras la identificación de las necesidades, la búsqueda de información y la definición de capacidades, fue posible seleccionar el concepto de diseño a detallar, durante todo el proceso se emplearon las diferentes herramientas del software SolidEdge® de Siemmens, en la figura 11 puede apreciarse el modelo CAD del concepto seleccionado y que fue detallado en las subsiguientes tareas de diseño. En la figura 12 se presenta el despiece explosionado de dicho concepto, fueron los componentes mostrados allí los que se sometieron a los cálculos de diseño presentados en la sección anterior. Las dimensiones del eje de la maquina se especifican en la figura 13, representación esquemática que resultó de utilidad para el diseño de detalle de ese componente, considerado crítico. 4.3 Cálculo del diámetro mínimo del eje como columna: Tramo A-B Como se requiere diseñar el eje, no conozco su diámetro y por lo tanto se debe escoger entre dos suposiciones, una consiste en asumir que la columna es larga utilizando la fórmula de Euler y la otra es si la columna es corta utilizo las formula J.B. Johnson. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 Figura 11. Concepto del probador de envases. Fuente: Propia. Figura 12. Despiece explosionado del probador de envases. Fuente: Propia. Figura 13. Diseño preliminar del eje. Fuente: Propia. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 25 4.3.1 Análisis de Columna larga (Euler) Se calcularía el momento de inercia a partir de algunos parámetros conocidos: I = Pcr(Le)2 π2E = 𝑁𝑃𝑎(𝐾𝐿)2 π2E De donde: Pcr = carga critica donde la columna empieza a pandearse Pa = carga admisible o de trabajo Le = longitud efectiva de la columna N = factor de diseño K = constante de columna depende del tipo de sujeción Para la longitud equivalente se debe tomar qué tipo de figura se asemeja a la columna que tenemos, como se puede apreciar en el extremo de abajo esta empotrada y en la parte superior libre, se asemeja con una columna con extremo libre, en este caso L = 1,12 m o 112 cm y se tomó un valor de K = 2,1 que corresponde a un empotrada – libre (Mott, 2008), ver Figura 14. Figura 14. Valores de K para longitud efectiva en columnas. Fuente: (Mott, 2008). Cálculo de la longitud equivalente (Le): Le = KL Le = 2,1(1,12 m) = 2,352 m La carga de trabajo será de 1000 kg o 9800 N, se tomará como 10000N. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 26 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑚𝑔 = 200 𝑘𝑔 (9,8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 ) = 1960 𝑁 ≅ 2000𝑁 Tomando una carga admisible de 12000 N y un factor de seguridad de N = 3 (Mott, 2008), el material a utilizar para el eje será un acero 1010 bajo carbono tratado en frio, cuyas propiedades se reportan en la tabla 1. Tabla 1. Propiedades mecánicas del material. Fuente: (Mott, 2008) Acero 1010 Resistencia de fluencia Resistencia ultima % de elongación Módulo de elasticidad Laminado frio 303 Mpa 365 Mpa 20 210 Mpa Entonces el momento de inercia será: I = 𝑁𝑃𝑎(𝐾𝐿)2 π2E = 3 ∗ 2000 ∗ (2,1 ∗ 1,12)2 π2 ∗ 210000000 = 33191,42 2072515,78 = 1,60150𝐸 − 5 𝑚4 El momento de inercia de la columna con figura circular es: I = πD4 64 = 1,60150𝐸 − 5 𝑚4 √ (1,60150𝐸−5 𝑚4)∗64 𝜋 4 = 𝐷 =0,01344 𝑚 ≅ 1,344 𝑐𝑚 Recalculando la relación de esbeltez: Relación de esbeltez: 𝐾𝐿 𝐷 2 = (2,1)(1,12) 0,01344 2 = 350 Relación de esbeltez de transición: Cc = √ 2π2E Sy = √ 2𝜋2(210000000) 303000000 = 3,6983 Análisis de Columna corta (J.B. Johnson): Pcr = ASy [1 − 𝑆𝑦( 𝐾𝐿 𝑟 ) 2 4𝜋2𝐸 ] = 𝑁𝑃𝑎; 𝑟 = 𝐷 2 Donde: Sy = resistencia de fluencia del material A = π 4 D2 Reemplazando estos datos: 𝐷 = [ 4𝑁𝑃𝑎 𝜋𝑆𝑦 + 4𝑠𝑦(𝐾𝐿)2 𝜋2𝐸 ] 0,5 =[ 4(3)(2000) 𝜋(303000000) + 4(303000000)∗(2,1∗1,12)2 𝜋2(210000000) ] 0,5 = 0,023992 𝑚 ≅ 2,3992 𝑐𝑚 Recalculando la relación de esbeltez: INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 27 Relación de esbeltez: 𝐾𝐿 𝐷 2 = (2,1)(1,12) 0,023992 2 = 196 Según (Mott, 2008), Si KL/r es mayor que Cc es una columna larga, queda completamente definido que se debe analizar como una columna larga y tomo como base el diámetro D=0,01344 m. 4.3.2 Calculo del esfuerzo y deformación producida por las cargas excéntricas Como la carga aplicada en la columna no está en todo el centro de esta sino esta aplicada a un acierta distancia también se debe calcular el esfuerzo y la deformación o pandeo que esta puede tener. El esfuerzo en el punto medio de la columna es: 𝜎 𝐿 2 = 𝑃 𝐴 [1 + 𝑒𝑐 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 2 sec( 𝐾𝐿 2𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 √ 𝑃 𝐴𝐸 )] Donde: D = 0, 1344 m; L = 1, 12 m; KL = 2,352 m; r = D/2; e = 0.6 m; C = D/2; E = 303Mpa A = π 4 (0, 01344)2 = 0,01418 𝑚2 𝜎 𝐿 2 = 2000 0,01418 [1 + (0,6)∗(0,0672) (0,0336)2 sec ( 2,1∗1,12 2∗0,0336 √ 2000 (0,01418 ∗210000000) )] = 5178942,17 Pa ≅ 5,18 𝑀𝑝𝑎 La deflexión máxima será: 𝑌𝑚𝑎𝑥 = 𝑒 [sec( 𝐾𝐿 2𝑟 √ 𝑃 𝐴𝐸 ) − 1] = 0,6 [sec( (2,1)(1,12) 2(0,0336 ) √ 2000 (0,01418 ∗ 210000000) ) − 1] = 0,00000752 𝑚 ≅ 0,00752 𝑐𝑚 4.4 Cálculo del diámetro mínimo del eje como columna: Tramo B-C 4.4.1 Análisis de Columna larga (Euler) Los valores de L y K cambian por las condiciones de la columna, entonces el momento de inercia será, teniendo en cuenta K=1,0 para columnas que ambos extremos permiten rotación pero no traslación, L=0,86 m entre los 2 rodamientos, Pa= carga a la que está sometido: I = 𝑁𝑃𝑎(𝐾𝐿)2 π2E = 3 ∗ 2000 ∗ (1 ∗ 0,66)2 π2 ∗ 210000000 = 2613,6 2072515,78 = 1,261076 𝐸 − 3 𝑚4 El momento de inercia de la columna con figura circular es: I = πD4 64 = 1,261076𝐸 − 3 𝑚4 √ (1,261076𝐸 − 3 𝑚4) ∗ 64 𝜋 4 = 𝐷 = 0,03963 𝑚 ≅ 3,963 𝑐𝑚 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 28 Recalculando la relación de esbeltez: relación de esbeltez: 𝐾𝐿 𝐷 2 = (1)∗(0,66) 0,3963 2 = 6,6616 Relación de esbeltez de transición: Cc = √ 2π2E Sy = √ 2𝜋2(210000000) 303000000 = 3,6983 Según (Mott, 2008): Si KL/r es mayor que Cc es una columna larga. El tramo BC debería tener D=3,963 Cm que sería muy grande, se realizaran los cálculos para ver si el diámetro D=1,344 cm serviría para este tramo. 4.4.2 Calculo de esfuerzo y deflexión del tramo BC El radio de giro será: 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 = D 4 = 0,01344 m 4 = 0,00336 m Recalculo la relación de esbeltez: relación de esbeltez: 𝐾𝐿 𝐷 4 = 1 ∗ 0,66 0,0336 = 19,6428 Se vuelve a comprobar que tiene que ser analizada como columna larga (Euler) y el área será: A = π ∗ D2 4 = π ∗ (0,1344)2 4 = 0,014186 m2 Entonces la carga crítica será: Pcr = π2EA ( KL 𝑟𝑔𝑖𝑟𝑜 ) 2 = π2 ∗ (210000000) ∗ (0,014186 ) ( (1)∗(0,66) 0,0336 ) 2 = 76198,86 𝑁 Entonces la carga crítica será: Pa = Pcr N = 76198,86 𝑁 3 = 25400 𝑁 Como se puede apreciar la carga de trabajo sería de 2000 N y tomando un D = 0,01344 m la carga admisible me da 25400 N, o sea que está muy por encima de la de trabajo y no fallará. 4.5 Cálculo del sistema de transmisión de potencia Se necesita que el motor entregue un torque: T = Fr La fuerza es igual al peso que debe mover en este caso 2000 N y el radio del tambor o excentricidad, es de 0,6 m. T = 2000 N ∗ 0,6 m = 1200 N.m 𝑃 = 𝑇𝑤 P = potencia kW T = torque (N.m) INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 29 w = velocidad angular (RPM o rad/seg) El motor de inicio debe tener una potencia: 𝑃 = (500𝑁.𝑚) ∗ (650 𝑟𝑒𝑣 𝑚𝑖𝑛 ∗ 2𝜋𝑟𝑎𝑑 1 𝑟𝑒𝑣 ∗ 1 𝑚𝑖𝑛 60 𝑠𝑒𝑔 ) = 34𝑘𝑊 Como la velocidad del eje debe ser de 217 RPM, la relación de transmisión entre engranajes es: N2 N1 = w1 w2 = 650 217 = 2,999 ≅ 3 Si la transmisión de potencia se realiza con engranajes rectos, se escoge un ángulo de presión de 20°, dientes de altura completa y como el mínimo número de dientes en un recto es 17 se escoge esto para el piñón (Mott, 2008). Entonces el número de dientes del engrane conducido será: N2 N1 = 3; N2 = N1 ∗ 3 = (17)3 = 51 dientes Cinemática de los engranajes: dp piñon = mN dp piñon = 4 mm ∗ (17) = 68 mm ≅ 6,8 cm dp engrane = mN dp engrane = 4 ∗ 51 = 204 mm ≅ 20,4 cm El adendo y el dedendo serán: a = 1 ∗ m = 1 ∗ 4 = 4 mm; b = 1,25 ∗ m = 1,25 ∗ 4 = 5 mm; c = 𝑏 − 𝑎 = 5 − 4 = 1 𝑚𝑚 La distancia entre centros será: C centros = dp piñon + dp engrane 2 = 6,8 + 20,4 2 = 13,6 𝑐𝑚 Diámetro del círculo base del piñón 𝐷𝑏𝑃 = 𝐷𝑝 ∗ cos∅ = 6,8 𝑐𝑚 ∗ cos20 = 6,3899 𝑐𝑚 Diámetro del círculo base del engrane 𝐷𝑏𝐺 = 𝐷𝐺 ∗ cos∅ = 20,4 𝑐𝑚 ∗ cos20 = 19,1697 𝑐𝑚 El torque transmitido al eje principal: Ta ra = Tb rb 𝑇𝑏 = 𝑇𝑎 𝑟𝑎 ∗ 𝑟𝑏 = 500 N.m 6,8 𝑐𝑚 ∗ 20,4 𝑐𝑚 = 1500 𝑁.𝑚 4.6 Diseño del eje por Fatiga 4.6.1 Resistencia a la fatiga real estimada Sn´ = SnCmCstCrCs Sn = resistencia a la fatiga de una viga rotatoria o de laboratorio Cm = factor que depende del tipo de material Cst = factor tipo de esfuerzo Cr = factor de confiabilidad Cs = factor de tamaño INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 30 Como el material es acero bajo carbono 1010 tratado en frio, de (Mott, 2008), se obtiene el factor Sn utilizando la resistencia ultima del material y como fue trabajado, en este caso maquinado y tratado en frio. Sn´ = 0,504 ∗ Sut = 0,504 ∗ (365 Mpa) = 184 Mpa Los demás factores se obtienen de tablas y gráficas, así: El Cm=1 para aceros forjados, el Cst =1 se utiliza porque es una combinación de esfuerzos, el Cr=0,999 para una alta confiabilidad, y el factor de tamaño (Cs), como el D = 21,03 mm<25,0 mm, la formula fue: Cs = 0,859 − 0,000837D = 0,859 − 0,000837(21,03) = 0,6829 Entonces el factor de resistencia a la fatiga real será: Sn´ = (184 Mpa)(1)(1)(0,81)(0,6829) = 125,52 Mpa 4.6.2 Diagrama de cuerpo libre del eje Las fuerzas que actúan en el eje son: W axial= 2000 N que es el peso del tambor con elementos W tangencial= 2000 N que es la fuerza que tiene que mover el motor W rp= carga radial del engrane W tp= carga tangencial del engrane Rax, Ray y Raz= reacciones en el cojinete A Rbx, Rby y Rbz = reacciones en el cojinete B Los valores de las fuerzas serán: Wtp = Tentrada rpa = 1500 N.m 0,102 m = 14706 N Wrp = Wta ∗ tg ∅ = 14706 N ∗ tg 20 = 5352,54 N W axial = 200 Kg ∗ 9,81 m seg2 = 1962N ≅ 2000 N W tangencial = 2000 N INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 31 Aplicando las condiciones de equilibrio para calcular las fuerzas: ∑Fx = 0 = Rax + Rbx − W tangencial − W tp 16706 N = Rax + Rbx ∑𝐹𝑦 = 0 = Ray + Rby − W axial 2000 N = Ray + Rby ∑𝐹𝑧 = 0 = Raz + Rbz − Wrp 5352,54 = Raz + Rbz ∑𝑀𝑎 = 0 = 𝑀1 + 𝑀2 + 𝑀3 𝑀1 = 𝑅1 x F piñon = [0 𝑖 + 0,38 𝑗 − 0,102 𝑘]x [−14706i + 0j + 5352,54 k] = 2033,96 𝑖 + 1500 𝑗 + 5589,42 𝐾 𝑀2 = [0𝑖 + 0,76𝑗 + 0 𝑘] 𝑋 [𝑅𝑏𝑥 𝑖 + 𝑅𝑏𝑦 𝑗 − 𝑅𝑏𝑧 𝑘] = −0,76𝑅𝑏𝑥 𝑘 − 0,76𝑅𝑏𝑧 𝑖 M3 = [0 i + 1,38 j − 0,6 k]x[−2000 N i − 2000 N j + 0 k] = −1200 𝑖 + 1200 𝑗 + 2760 𝑘 Separando los momentos en x, y y z: ∑𝑀𝑥 = 0 = −1200 𝑖 − 0,76𝑅𝑏𝑧 𝑖 + 2033,96 𝑖 Rbz = 1097,31 N ∑𝑀𝑘 = 0 = 2760 𝑘 − 0,76𝑅𝑏𝑥 𝑘 + 5589,42 𝐾 𝑅𝑏𝑥 = 10986 𝑁 Entonces: 16706 N = Rax + 10986 𝑁 Rax = 5720 N 5352,54 = Raz + 1097,31 N 𝑅𝑎𝑧 = 4255,17 𝑁 En un plano, el momento máximo es de 1616 N.m y la fuerza cortante máxima es de 4255,17 N y ocurre a Y= 0,53 m, mientras en el plano ortogonal, el momento máximo es de -3414,68 N.m y la fuerza cortante máxima es de 8986 N y ocurre a Y= 0,91 m. 4.6.3 Cálculo el diámetro en los puntos críticos D = [( 32N π ) ∗ √( KtM Sn ) 2 + 3 4 ( T Sy ) 2 ] 0,333 Para el punto debajo del engrane: D = [( 32(3) π ) ∗ √( (2,5) ∗ (1616,96) 125,52E6 ) 2 + 3 4 ( 1500 303000000 ) 2 ] 0,333 Para un punto en el cojinete B: INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 32 D = [( 32(3) π )√( 2 ∗ −3414,68 125,52E6 ) 2 + 3 4 ( 1500 303E6 ) 2 ] 0,333 4.7 Planos de la máquina Realizaremos una breve descripción de la maquina probador automatizado. La máquina diseñada, es sencilla observándola desde la ingeniería, pero cumple una función importantísima durante el proceso de cierre del envase. Esta clase de proyectos son los que van a garantizar confiabilidad, calidad y continuidad del producto acabado para con el cliente, ya que esperamos dejar la producción defectuosa en planta y no en manos del comprador. El probador automatizado es una maquina circular rotativa paso a paso, controlado por un PLC s7 siemens, complementando el diseño con un transductor para que las presiones siempre sean las correctas en cada uno de sus bolsillos o en caso contrario enviar señal eléctrica al PLC para expulsar, el ciclo termina cuando el primer bolsillo realice el giro de 360 grados y su proceso de hermeticidad y presurización. Finalmente el envase se descarga a la banda transportadora para empacado o en su defecto expulsándolo. Utilizaremos sistema de engranaje piñón- piñón recto garantizando así precisión de frenado y arranque, la estructura metálica se diseñó de tal modo que tuviera capacidad para soportar el peso de la máquina y por comodidad para realizar mantenimientos al motor, al sistema de engranaje y además cambio de rodamientos. 4.7.1 Descripción de los elementos: Eje: Eje conducido vertical destinado a transmitir el movimiento de rotación a una tómbola para realizar una función, el eje debe resistir cargas axiales, radiales, tangenciales y reacciones que fueron calculados para tener en cuenta su Diámetro y resistir los esfuerzos a los que están sometidos. Por lo tanto el eje no es comercial y se debe maquinar según sus características. El material a utilizar es un acero 1010 laminado frio bajo carbono con una longitud y Diámetro ya calculado para resistir los esfuerzos a los que estará sometido. Tómbola: pieza circular con sus respectivos soportes en su interior en parte inferior y superior donde van fijados los cilindros o actuadores y sus respectivos bolsillos, esta tómbola se ensambla en el eje por medio de un Cuñero largo, diseñado para resistir el peso que debe mover. Pieza no comercial. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 33 Soporte del motor: esta pieza es el apoyo del motor donde va fija para realizar su función de transmitir energía mecánica al eje principal. Pieza no comercial. Rueda: permite transmitir el movimiento entre dos ejes paralelos pudiendo modificar la velocidad pero no el sentido de giro. Permitiendo movimiento a la tómbola finalmente. Pieza comercial. Piñón: se denomina piñón a la rueda más pequeña de un sistema de engranaje, en este caso el piñón se encuentra en el eje del motor el cual conduce y transmite energía mecánica al eje principal donde va la tómbola. Pieza comercial. Base inferior: diseñada para fijar motor de sus 4 puntos. Pieza no comercial. Mesa: Estructura de la maquina en acero construida y diseñada para ensamblar toda la máquina y facilitar espacios para adecuar toda los componentes del probador. Es una pieza que no es comercial por lo tanto se construyó. Cuñero corto y Cuñero largo: esta pieza se usa para el ensamble de parte de máquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo en este caso movimiento rotatorio, es aconsejable la cuña rectangular diseñada para transmitir el momento torsionante total. Esta pieza es comercial. Tuerca: pieza metálica con rosca interior para fijar piezas y así evitar desplazamiento o juegos. En este caso el desplazamiento de los rodamientos y tómbola. 4.7.2 Ensamble de componentes: El eje principal diseñado para alojar rodamientos que ayudan con la estabilidad de la máquina, eliminar juegos en todas las direcciones y soportar la tómbola, q apoyara en la mesa q sirve como estructura. Se iniciara el proceso de ensamble acomodando las pistas en la estructura o mesa, seguiremos con el rodamiento en el eje parte superior antes debe lubricarse para tener un buen desplazamiento de la pieza sobre el eje que llevara un espesor ya calculado estará suspendido por unos rodamientos cónicos en la parte superior de la mesa y la parte inferior, que además absorberá juegos axiales y radiales. El rodamiento superior se instalara por la parte superior del eje, al igual que el eje se pasa por la parte superior de la mesa, después de colocado el eje se ubica la rueda por la parte inferior con su Cuñero corto fijándolo con prisionero, instalamos el rodamiento cónico por la parte inferior del eje ambos con sus respectivas pistas, se aseguran con tuercas para evitar movimientos axiales y garantizar su fijación, después de este ensamble inicial procedemos a instalar la tómbola, el cual se ensambla por la parte superior del eje fijación con Cuñero largo y finalizando en la parte superior e inferior con tuerca, para fijación de todas las piezas y evitar desplazamientos de las mismas, por último se termina con el montaje del sistema neumático, parte eléctrica y sensores etc. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 34 4.8 CONCLUSIONES. Esta experiencia muestra cómo es posible, el diseño y la construcción del probador automatizado, y como este prototipo permite así aprovechar al máximo el rendimiento de la línea de envase de aerosol reduciendo los riesgos de pasar a empaque o paletizado envases con problemas de hermeticidad. Se concluye que el probador automatizado está construida de manera adecuada es firme al realizar el giro de 360 grados, garantizando eficiencia al someter toda la producción al proceso de presurizado. Al tener aplicado un sistema de automatización por medio de un software y motores que lo mueven, se consigue reducir el desgaste físico los riesgos de accidentalidad y aumenta la calidad del producto final. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 35 4.9 LOGROS. Adquirir más formación profesional, que ayuden a comprender la organización y características del sector correspondiente, así como los mecanismos de inserción laboral, una identidad y madurez profesional motivadora de futuros aprendizajes y adaptaciones al cambio de las cualificaciones necesarias para las exigencias del mercado laboral, madurando así de manera satisfactoria un conjunto de procesos, actitudes y acciones que se requieren para poder cumplir con las responsabilidades puestas y adecuarse al medio en el que vivimos. Tener la oportunidad de participar en una compañía tan sólida y reconocida y poder demostrar los conocimientos adquiridos en nuestra institución. INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 36 ARTICULOS REFERENCIA CANTIDAD VALOR POR UNIDAD VALOR TOTAL Láminas de acero inoxidable de 1/16 De 1.50x3.0 Metros. 1 $ 598,000 $ 598,000 Soldadura inoxidable Inox. 2Kilos $ 49,000 $ 98,000 Ángulos en (i) ¼ x 2” 8 Unid. $ 270,000 $ 2,160,000 Lamina de 1/4 1,20 x 2,40 2 laminas $ 290,000 $ 580,000 Lamina de 1/4 1 x 2 metros 1 lamina $ 218,000 $ 218,000 Soldadura 6011 10 Kilos $ 12,800 $ 128,000 PLC simatic S7- 1200 6Es7214- 1GA40- 0XB0 1 $ 1,178,900 1,178,900 Micro suiche de rodillo en embolo Z-15GQ22- B.NO-NC OMRON 2 $ 68,000 136,000 Convertidor I/P 500-AH 1 $ 1,040,000 1,040,000 Sensor inductivo 12 mm D7C 12V-10 Marca di- soric 4 polo 1 $ 252,500 252,500 Cable 4 polos M12 Marca HTP 3 Metros $ 11,666,7 35,000 Sensor inductivo 12mm IS-12-H6-03 Marca datalogic 2 $ 95,000 190.000 Rodamiento cónico 32044 2 $ 4,266,904 8,533,809 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 37 Eje en acero 1020 laminado frio bajo carbono S-1020 Torneado 228,6 X 2,500 mm $ 3,826,395 3,826,395 Manguera de polietileno 5/16 100 metros $ 4,000 $ 400,000 Manguera poliuretano 3/8 azul 100 metros $ 5,900 $ 590,000 Manguera poliuretano 1/4 100 metros $ 2,200 $ 220,000 Unidad de mantenimiento 1 NPT Metálico 1 $ 315,900 $ 315,900 Manómetro 0-7 bares rosca de 1/4 2 $ 12,000 $ 24,000 Cilindro neumático 20 X 50 10 $ 170,500 $ 1,705,000 Cilindro Neumático 12 X 50 10 $ 153,570 $ 153,570 Pulsador verde 2 $ 36,000 $ 72,000 Pulsador Rojo NO 2 $ 36,000 $ 72,000 Paro de emergencia 2 $ 156,000 $ 312,000 Muletillas piloto verde 2 posiciones 2 $ 156,000 $ 312,000 Motor trifásico ILA5206- 2YB80 1 $ 7,253,000 $ 7,253,000 Piñon 17 dientes 1 $ 125,000 $ 125,000 piñon 51 dientes 1 $ 432,000 $ 432,000 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 38 Tornillería completa socket 128 unidades $ 212,540 $ 212,540 Mano de obra 328 horas $ 54,000 $ 17,712,000 TOTAL $ 48,885,614 INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO – FACULTAD DE INGENIERÍAS Código FDE 089 Versión 02 Fecha 2014-10-14 39 REFERENCIAS Mott, R. (2008). Diseño de Elementos de Maquinas, 4 edision. Mexico: Pearson. Vanegas, J. (2005). Grafado de doble cierre: Manual de proceso. Medellín: PRODENVASES S.A. Type 500X Electropneumatic Transducer (I/P, E/P) Economical and reliable electrical conversion to pressure The ControlAir Type 500X converts a current or voltage input signal to a linearly pro- portional pneumatic output pressure. This versatile instru- ment is designed for control applications that require a high degree of reliability and repeatability at an economical cost. Optional NEMA 4X (IP65) version allows for splashdown and outdoor installation. Typically, these units are used for applications that require the operation of valve actuators, pneumatic valve positioners, damper and louver actuators, final control elements, relays, air cylinders, web tensioners, clutches, and brakes. Industries that utilize the Type 500X include Petrochemical, HVAC, Energy Management, Textile, Paper, Paper Converting, Food and Drug Features •Low Cost • Integral Volume Booster •Compact Size •Low Air Consumption • Field Reversible •Flexible Zero & Span Adjustments •Standard Process Inputs •Split Ranging Type 500X Low Cost. Compact. Reliable. The Type 500X is available in two differ- ent versions. The lower range model is designed for standard process control applications which typically utilize a 3 to 15 psig output. The extended range unit provides up to 120 psig output for high- er pressure industrial pneumatic and process control system requirements. Principle of Operation The Type 500X Transducer is a force balance device in which a coil is sus- pended in the field of a magnet by a flexure. Current flowing through the coil generates axial movement of the coil and flexure. The flexure moves towards the nozzle and creates back pressure which acts as a pilot pressure to an inte- gral booster relay. Input signal increases (or decreases for reverse acting) cause proportional output pressure increases. Zero and Span are calibrated by turning adjust screws on the front face of the unit. Adjustment of the zero screw repo- sitions the nozzle relative to the flexure. The span adjustment is a potentiometer that controls the amount of current through the coil. NEMA-4X (IP65) Enclosure Optional Factory Mutual NEMA 4X enclosure rating allows for installation in splashdown or outdoor environments. Unit also meets the requirements of IEC standards IP65. Mounting The Type 500X may be mounted by pipe, panel, or bracket. Field adjustment of the zero may be required if position is changed. High external vibration may cause output fluctuations. Mounting in a vibration-free area is recommended. Split Ranging If split ranging is required the 4-20 mA input, 3-15 psig output version (ControlAir part number 500-AC) can be recalibrated to provide a 3-9 psig or 9- 15 psig output. Intrinsically Safe The Type 500X has been tested and approved by Factory Mutual as Intrinsically Safe Class I, II, and III, Division 1, Groups C, D, E, F and G when used with an apparatus meeting the following entity requirements: Vmax = 29.9 V Cl = 0 Cl is capitance Imax = 65 mA Ll = 35 mH Ll is inductance Installation should be in accordance with ControlAir interconnection drawing no. 431-990-013. This drawing is included in the Type 500X Installation, Operation and Maintenance Instruction. The Intrinsically Safe approval is a standard feature of the Type 500X and applies only to units with a 4-20 mA input signal that are installed with the following barriers: R.Stahl, Inc. barriers: MTL, Inc. barriers: 9001/01-280-100-10 728 9002/13-280-110-00 787S+ 4045 The Type 500X is also Factory Mutual Approved as Nonincendive for Class I, Division 2, Groups A, B, C and D, and suitable for Class II and III, Division 2, Group F and G. Barriers are not required for nonincendive rating. Field Reversible In the reverse acting mode the output is the opposite of the direct acting mode (i.e. 4-20 mA input creates a 15-3 psig output). To change from direct acting to reverse acting simply reverse the polarity of the signal leads and recalibrate. Input signal failure causes output pressure to reach maximum value (i.e. 15 psig) when reverse acting. Pilot Pressure Supply Pressure Atmospheric Pressure Output Pressure Magnet Coil Flexure Nozzle Fixed Orifice Supply Valve Circuit Board Exhaust Valve Specifications L O W O U T P U T R A N G E H I G H O U T P U T R A N G E ( U P T O 3 0 P S I G ) ( U P T O 1 2 0 P S I G ) Min./Max. Supply Pressure Minimum - 3 psig (.21 BAR) Minimum - 5 psig (0.35 BAR) Above maximum output above maximum output Maximum - 100 psig (7 BAR) Maximum - 150 psig (10.5 BAR) Supply Pressure Sensitivity <± 0.1% of span per psig <± .04% of span per 1.0 psig (<± 0.15% of span per 0.1 BAR) (0.07 BAR) Terminal Based Linearity <± 0.75% of span <± 1.5% of span typical, ± 2.0% max. Repeatability < 0.5% of span < 0.5% of span Hysteresis < 1.0% of span < 0.5% of span Response Time Dependent on pressure range - typically less than 0.25 sec for 3-15 psig units Flow Rate 4.5 scfm (7.6 m3/hr ANR) at 20.0 scfm (34.0 m3/hr) at 25 psig (1.7 BAR) supply 150 psig (10.5 BAR) supply 12.0 scfm (20.0 m3/hr ANR) at 100 psig (6.8 BAR) supply Relief Capacity 2 scfm (3.4 m3/hr) at 7 scfm (11.9 m3/hr) 5 psig (2.4 BAR) above at 10 psig (0.7 BAR) above 20 psig (1.3 BAR) setpoint 20 psig (1.3 BAR) setpoint Maximum Air Consumption .05 scfm (.07 m3/hr) midrange typical .07 scfm (.14 m3/hr) midrange typical Media Oil free, clean dry air filtered to 40 micron Temp. Range (Operating) -20°F to +140°F (-30°C to 60°C) Port Sizes 1/4 NPT (Pneumatic) 1/4 NPT (Pneumatic) 1/2 NPT (Electric) 1/2 NPT (Electric) Weight 2.1 lbs. (0.94 kg) 2.1 lbs. (0.94 kg) Integral Volume Booster Low Air Consumption Flexible Zero & Span Adjustments Split Ranging Standard Process Inputs Field Reversible Compact Size P/N 441-625-005 1/30/08 Ordering Type 500X Information 8 Columbia Drive / Amherst, NH 03031 USA Website: www.controlair.com Email: sales@controlair.com 603-886-9400 FAX 603-889-1844 Dimensional Type 500X Drawings 1.10 27.9 .55 14.0 (2) #18 GA. Wire Leads, 18" Long. Black = Positive White = Negative (2) #10-32 UNF-2A x .38 DP. Mounting Holes (Shown with Bracket Screws Installed) 1.12 28.4 4.24 107.7 1.13 28.7 1.50 38.1 .55 14.0 1.13 28.7 Diameter 1.44 36.6 SIGNAL 1/4 NPT TYP. 1/2 NPT 1.50 38.1 2.88 73.1 .21 .53 Diameter MNTG. Holes 1.250 31.7 2.18 55.4Removable Mounting Bracket IN OUT Max (Square) SPAN ZERO Alternate Out/Gauge Port TYP. 180° Apart 1.15 29.2 1.04 26.4 Type 500X I/P Transducers Output Range Part Number Input psi BAR Impedance 500-AA 4-20 mA 3-9 0.2-0.6 90 Ohms 500-AB 4-20 mA 9-15 0.6-1.0 90 Ohms 500-AC 4-20 mA 3-15 0.2-1.0 180 Ohms 500-AD 4-20 mA 3-27 0.2-1.8 220 Ohms 500-AE 4-20 mA 6-30 0.4-2.0 220 Ohms 500-AF 4-20 mA 1-17 0.1-1.2 250 Ohms 500-BC 10-50 mA 3-15 0.2-1.0 70 Ohms 500-BD 10-50 mA 3-27 0.2-1.8 85 Ohms 500-BE 10-50 mA 6-30 0.4-2.0 85 Ohms 500-AG 4-20 mA 2-60* 0.14-4.1 225 Ohms 500-AH 4-20 mA 3-120* 0.2-8.2 260 Ohms 500-BF 0-60 mA 2-120* 0.15-8.2 220 Ohms Type 500X E/P Transducers Output Range Part Number Input psi BAR Impedance 500-CC 0-5 VDC 3-15 0.2-1.0 615 Ohms 500-CD 0-5 VDC 3-27 0.2-1.8 530 Ohms 500-CE 0-5 VDC 6-30 0.4-2.0 530 Ohms 500-DC 1-9 VDC 3-15 0.2-1.0 985 Ohms 500-DD 1-9 VDC 3-27 0.2-1.8 840 Ohms 500-DE 1-9 VDC 6-30 0.4-2.0 840 Ohms 500-CF 0-5 VDC 2-60* 0.14-4.1 500 Ohms 500-EH 0-10 VDC 3-120* 0.2-8.2 805 Ohms *Output shown is as calibrated at the factory. Large span adjustment capability allows recalibration to achieve output ranges from 3-35 psig (0.2-2.4 BAR) with 2-60 psig unit to 3-145 psig (0.2-10 BAR) with 2-120 psig unit. Options/Accessories: Add proper letter onto end of part number D - Din Connector: DIN 43650 Connector provided mounted to unit. Orients in 4 directions. W - NEMA 4X: Enclosures for splashdown/outdoor use. U - 1/4” BSP: 1/4” BSP porting. G - Pressure Gauge: 2” face, back mounted. Dual scale. 0-15 PSI, 0-30 PSI, 0-60 PSI, 0-160 PSI Warranty ControlAir, Inc. products are warranted to be free from defects in materials and workmanship for a period of eighteen months from the date of sale, pro- vided said products are used according to ControlAir, Inc. recommended usages. ControlAir, Inc.'s liability is limited to the repair, purchase price refund, or replacement in kind, at ControlAir, Inc.'s sole option, of any prod- ucts proved defective. ControlAir, Inc. reserves the right to discontinue manu- facture of any products or change products materials, designs or specifica- tions without notice. Note: ControlAir does not assume responsibility for the selection, use, or maintenance of any product. Responsibility for the proper selection, use, and maintenance of any ControlAir product remains solely with the purchaser and end user. 2D page 2/125 General Catalog 2009-2010 Microswitches for safety applications All microswitches that have the symbol beside the code are with positive opening, therefore suitable for safety applications. These microswitches are provided with a rigid connection between push button and NC contacts, which are opened by force through a strong/sturdy internal safety lever. The positive opening has been realised in conformity with the standard IEC 60947-5-1, enclosure K, therefore these microswitches are suitable for the installation for people’s protection. Contact block reliability In the following table we refer to the typical microswitch contact structure (type A) normally used in the industry, compared with the innovative solution that Pizzato Elettrica uses in new MK series microswitches: movable contact with single interruption and double contacts (type B). As you can see from the table below, this last structure (type B) offers half of the contact resistance ( R) than the simple mobile contact (type A) and a lower probability of failure ( fe). In fact, defi ned x the probability of a commutation failure of a single interruption, it results that in the type A the failure probability fe=x, in the type B the probability fe= x2. This means that if in a certain situation the failure probability x is equal, for instance, to 1 x 10-4 (1 failed interruption every 10.000), we will have: - in type A one failed commutation every 10.000 - in type B one failed commutation every 100.000.000 Microswitches of MK series have been developed in order to add new features to traditional and tested microswitches of Pizzato Elettrica (cross-reference at page 6/48). These new products have been designed with shapes and fi xing perfectly interchangeable with the previous ones and with various additional functions useful to extend the application fi eld. The main innovation of this series is the tripping device modern and evolved, with qualitative features higher than solutions present on the market. The electrical contact on new microswitch has been realized with higher reliability technology, thanks to the double and redundant shape, and has the possibility to carry out operations with positive opening. The housing of the new microswitch provides the possibility to seat gaskets in order to seal the device against fi ne dusts or liquids up to IP65 degree. Fastening terminals of conductors are more practical and allow the fi xing of different diameter cables or the possibility to choose different bends of faston contacts. For high quantity it’s possible to supply the microswitch only with the contact NO or NC, in order to minimize purchase costs. Introduction Extended temperature range On request, on new MK series are available the versions with extended temperature range. Differently from standard MK microswitches with temperature range from +85 C° to -25 C°, these special versions can be used in places where the ambient temperature changes from +85 C° to -40 °C. They can be installed inside cold stores, sterilizers or other equipment with very low ambient temperature. Special materials that have been used to realize these versions, maintain unchanged their features also in these conditions, widening the installation possibilities. Type Figure Description Contact resistance R Probability of failure fe A Common microswitch COMMON NC NO Contacts with single interruption R=Rc fe=x B Pizzato microswitch MK series NC NO COMMON Contacts with single interruption and double contacts R=Rc/2 fe x2 safety lever Microswitches MK series 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D page 2/126General Catalog 2009-2010 Rotating actuators Thanks to the new lateral fi xing system patented, it’s possible to rotate the roller of microswitches MK •••15 and MK •••17 in 90° steps. The lateral fi xing allows to disconnect the actuator from the body also when the actuator is already fi xed to the racket. The fl exibility of the product allows also to unify items on stock for applications that require roller both longitudinal or transversal. Protection degree IP65 By installing microswitches MK ••2••• with terminal covers VF MKC•22 or terminal covers VF MKC•23, it’s possible to obtain a microswitch fully dust proof and waterproof. Thanks to special rubber gaskets anti-oil, we achieve the protection degree IP65. For application with high presence of dirtiness, are available also versions with double gasket in the push button ( internal + external). ex. MK ••2•12 or MK ••2•13. Microswitch: MKV12D12 Terminal cover: VF MKCV22 Clamping screw plates for different diameter cables (MK V•) Terminal covers with wire trap cable gland side by side These clamping screw plates have a particular “roofi ng tile” structure and are connected loosely to the clamping screw. In this way, during the wires fi xing, the clamping screw plate is able to suit to cables of different diameter (see picture) and tends to tighten the wires toward the screw instead of permitting them to escape towards the outside. New terminal covers supplied with wire trap cable gland are provided for the protection degree up to IP65. These terminal covers are snap-in assembled and they have small dimensions in the microswitch profi le, it’s possible to install them also on microswitches fi xed side by side. See page 2/136. Gaskets 2D D01 D02 D03 D04 D05 D06 D08 D30 D31 D32 D35 D37 D40 D42 R30 R31 R32 R35 R40 R42 F30 F31 F32 F35 F40 F42 page 2/127 General Catalog 2009-2010 WITH PLUNGER DIRECT ACTION WITH LEVER DIRECT ACTION WITH LEVER INVERTED ACTION WITH LEVER BACK DIRECT ACTION 1 2 3 1NO+1NC snap action 1NO snap action ( on request ) 1NC snap action ( on request ) ACTUATORS TERMINALS V H F G screw terminals with self-lifting plate 6,3 mm vertical faston faston 6,3 mm right bending of 45° faston 6,3 mm left bending of 45° ( on request ) Microswitches MK series product option accessory sold separately 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D MK V12D40-GR16T6 D45 D46 D47 D53 D59 D49 R45 R46 R47 R53 R59 R60 F45 F46 F47 F53 F59 F49 D09 D10 D12 D13 D15 D17 D18 D19 page 2/128General Catalog 2009-2010 Code structure Attention! The feasibility of a code number does not mean the effective availability of a product. Please contact our sales offi ce. Contact block 1 1NO+1NC, snap action 2 1NO, snap action (on request) 3 1NC, snap action (on request) Actuation type D direct action R inverted action F back direct action Max protection degree 1 IP40 (with protection) 2 IP65 (with protection) Suffi x no suffi x (standard) R16 Ø 9,5x4 mm metal roller (for actuator 40, 42 ,45 47, 53, 59) R10 Ø 9,8x8,4 mm polymer roller (for actuator 40, 42 ,45, 53) Terminals type V screw terminals with self-lifting late H vertical faston terminals F with faston, right bending of 45° G with faston, left bending of 45° (on request) Actuator 01 with pin 02 with pin 03 with small push button .. ................ Contacts type silver contacts (standard) G silver contacts gold plated 1 µm Ambient temperature -25°C ... +85°C (standard) T6 -40°C ... +85°C external rubber gasket external rubber gasket article options 2D Technical data page 2/129 General Catalog 2009-2010 In conformity with standards: IEC 60947-5-1, EN 60947-5-1, IEC 60529, EN 60529. Approvals: UL 508 Cross section of the conductors (fl exible copper wire) MK series: min. 1 x 0,34 mm2 (1 x AWG 22) max 2 x 1,5 mm2 (2 x AWG 16) Housing Made of glass-reinforced polymer, self-extinguishing, shock-proof thermoplastic resin. Protection degree: IP20 (with protection VF C01 - VF C03) IP40 (with protection VF MKC•1• - VF C02) IP65 (with protection VF MKC•22 - VF MKC•23) according to EN 60529 General data Ambient temperature: from -25°C to +85°C Max operating frequency: 3600 operations cycles1/hour Mechanical endurance: 10 million operations cycles1 Driving torque for installation: see pages 6/1-6/10 (1) One operation cycle means two movements, one to close and one to open contacts, as foreseen by EN 60947- 5-1 standard. Thermal current (Ith): 16 A Rated insulation voltage (Ui): 250 Vac 300 Vdc Conditional shot circuit current: 1000 A according to EN 60947-5-1 Protection against short circuits: fuse 10 A 500 V type gG Pollution degree: 3 Dielectric strength 2000 Vac/min. Electrical data Utilization categories In conformity with requirements requested by: Low Voltage Directive 2006/95/EC, Machinery Directive 2006/42/EC and Electromagnetic Compatibility 2004/108/EC. Positive contact opening in conformity with standards: IEC 60947-5-1, EN 60947-5-1, EN 60947-5-1, VDE 0660-206. Installation for safety applications: Use only switches marked with the symbol . The safety circuit must always be connected with the NC contacts (normally closed contacts) as stated in the standard EN 60947-5-1, encl. K, par. 2. The switch must be actuated with at least up to the positive opening travel (FAP) near the code article. The switch must be actuated at least with the positive opening force (CAP), near the code article. Please contact our technical service for the list of approved products. Data type approved by UL Utilization categories Q300 (69 VA, 125-250 Vdc) A300 (720 VA, 120-300 Vac) In conformity with standard: UL 508 Alternate current: AC15 (50 ... 60 Hz) Ue (V) 250 120 Ie (A) 6 6 Direct current: DC13 Ue (V) 24 125 250 Ie (A) 5 0,6 0,3 Microswitches MK series Main data Polymer housing High reliability contacts Protection degree IP20, IP40 or IP65 4 terminal types available 47 actuators available Versions with positive opening Silver contacts gold plated versions Terminal covers with wire trap cable gland Mechanically interchangeable with previous products (see cross reference on page 6/48) If not expressly indicated in this chapter, for the right installation and the correct utilization of all articles see requirements indicated from page 6/1 to page 6/10. Markings and quality marks: Approval UL: E131787 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D 9. 7 8. 5 6.3 12.7 12.7 6.3 12 .2 1919 7 710.8 14 .3 6.3 12.7 12.7 6.3 19 19 6. 3 12 12.7 12.7 6.36.3 45 ° 19 19 6.4 6. 3 12 6.3 12.7 12.7 6.3 45° 19 196.4 6. 3 P C C A P O C C DFS FR FAP P C C A P O C C DFS FR FAP NC NO COMMON COMMON NC NO COMMON NO NCCOMMON NC NO 23.3 16 .6 14 .6 11.9 25.4 11.9 9.7 4.2 49.2 4.2x5 17.4 Ø 2.5 24 .3 26 .3 12.2 23.3 11.9 25.4 11.9 14 .618 .4 9.7 49.2 4.24.2x5 12.2 17.4 28 .1 24 .3 Ø 2.5 11.925.411.9 23.3 14 .624 .5 9.7 4.2 49.2 4.2x5 12.2 17.4 Ø 3.8 Ø 7 34 .2 24 .3 23.3 14 .6 28 .5 11.9 25.4 11.9 9.7 49.2 4.24.2x5 12.2 17.4 Ø 3.8 Ø 7 38 .2 24 .3 MK V11D01 1NO+1NC PC OC CD 0,5 mm 1,5 mm 0,05 mm FS FR 4 N 3 N MK V11D02 1NO+1NC PC OC CD 0,5 mm 2 mm 0,05 mm FS FR 4 N 3 N MK V11D03 1NO+1NC PC OC CD 0,5 mm 2 mm 0,05 mm FS FR 4 N 3 N MK V11D04 1NO+1NC PC OC CD 0,5 mm 2 mm 0,05 mm FS FR 4 N 3 N page 2/130General Catalog 2009-2010 Items with code on the green background are available in stock Screw terminals V with plate Vertical faston H terminals faston terminals F, right bending faston terminals G, left bending (on request) Note: H vertical faston terminals can be bent according to one’s installation requirements. We recommend to bend the faston with an angle not higher than 45° and to carry out this operation no more than 5 times. Terminals outline dimension CD differential travel PC pretravel OC over-travel CAP positive opening travel FS operating force FR releasing force FAP positive opening force Legend Wire diagram Contacts with single interruption and double contacts With direct and back direct action (F, D) With inverted action (R) Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Microswitches with direct action 10 pcs packs All measures in the drawings are in mm 2D 23.3 11.9 25.4 11.9 14 .621 .5 9.7 49.2 4.24.2x5 17.4 Ø 6.8 12.2 31 .2 24 .3 25.411.9 11.9 23.3 28 16 .4 8 9.7 4.2 49.2 4.2x5 Ø 6.8 M 10 x0.75 12.2 17.4 37 .7 26 .1 11.9 25.4 11.9 23.3 16 .4 50 .5 9.7 28 .1 2.5 4.2 49.2 4.2x5 12.2 17.4 60 .2 Ø 6.8 M10 x0.75 26 .1 14 21 .1 ma x. 11.9 25.4 11.9 16 .4 38 23.3 15 .6 9.7 49.2 4.2 2.5 4.2x5 12.2 17.4 M10x0.75 14 8.6 m ax . 26 .1 47 .7 Ø6.8 11.9 25.4 11.9 16 .4 41 .5 23.3 9.7 25 .1 49.2 4.2 2.5 2.5 14 4.2x5 17.4 12.2 17 51 .2 26 .1 0.8 5 m ax . Ø 6.8 Ø 17.2 M 12 x1 14 3 12 15 49.2 33 .6 12.2 17 4 59 .7 17 M12x17 m ax . 26 .1 3.8 14 3 3.8 49.2 15 33 .6 12 12.2 17.4 17 26 .1 8 m ax . 59 .7 M12x1 11.9 25.4 11.9 23.3 16 .4 38 9.7 2.5 15 .6 49.2 4.24.2x5 26 .1 47 .7 12.2 17.4 14 8.6 m ax . Ø 6.8 M12 x1 11.9 25.4 11.9 16 .4 9.341 .5 23.3 9.7 49.2 2.5 4.24.2x5 12.2 17.4 26 .1 14 M12 x1 51 .2 4.8 m ax . Ø 6.8 Ø 10.6 3.6 26 .1 17.4 49 .6 12.2 Ø 10.5 25.4 9. 7 11.9 11.9 40 23.3 16 .4 12 49.2 23 .6 4.2x5 4.2 MK V11D05 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 2 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D06 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 3 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D08 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D09 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D13 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,6 mm 5,4 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 6 N . 4 N 20 N MK V11D15 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N . 20 N MK V11D17 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D12 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4,5 N 3 N . 20 N MK V11D10 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N 20 N MK V11D18 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N . 20 N page 2/131 General Catalog 2009-2010 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 2 Max and min. speed page 6/8 - type 2 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Max and min. speed page 6/8 - type 1 Fixed only by threaded head Fixed only by threaded head Microswitches MK series Max and min. speed page 6/8 - type 2 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D 17 23 .3 11.9 11.925.4 R=26.2 49.2 17.4 32 .9 29 .5 12.2 0.9 5 11.9 25.4 11.9 13 .717 0.9 27 .4 9.7 49.2 4.2 R= 54 4.2x5 12.2 17.4 37 .1 29 .7 5 11.9 25.4 11.9 13 .717 0.9 28 .7 9.7 49.2 4.2 R= 63 4.2x5 12.2 17.4 38 .4 29 .7 5 11.9 25.4 11.9 13 .717 0.9 39 .7 9.7 49.2 4.2 R= 146.5 4.2x5 12.2 17.4 29 .7 5 49 .4 11.9 25.4 11.9 13 .717 0.9 9.7 38 .7 49.2 4.2 R= 139 4.2x5 12.2 17.4 29 .7 Ø 1 48 .4 11.925.411.9 17 34 .2 0.9 13 .7 9. 7 R= 24.6 9.5 4.2 49.2 4.2x5 17.4 12.2 4.2 43 .9 29 .7 11.9 25.4 11.9 9. 7 35 .9 R=23.5 17 49.2 4.2 4.2x5 4.2 23 .7 45 .6 12.2 17.4 Ø 9.5 25.4 17 0.9 11.9 11.9 13 .7 R= 47.5 9. 7 37 .4 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 47 .1 25.4 17 0.9 11.9 11.9 13 .7 R= 37.5 9. 7 36 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 45 .7 12 23 .6 26 .1 49 .7 17.4 12.2 Ø 10.5 11.9 25.4 11.9 9. 7 16 .4 40 23.3 49.2 23 .6 3.6 4.2x5 4.2 MK V11D32 1NO+1NC PC OC CD 7,7 mm 8,3 mm 0,9 mm FS FR 0,76 N 0,58 N MK V11D30 1NO+1NC PC OC CD 9 mm 10 mm 1,1 mm FS FR 0,65 N 0,5 N MK V11D35 1NO+1NC PC OC CD 19 mm 16,7 mm 2,5 mm FS FR 0,28 N 0,22 N MK V11D19 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,5 mm 5,5 mm 0,05 mm 2,2 mm FS FR FAP 4 N 3 N . 20 N MK V11D31 1NO+1NC PC OC CD 4,54 mm 3,86 mm 0,42 mm FS FR 1,66 N 1,32 N MK V11D42 1NO+1NC PC OC CD 5,3 mm 5,7 mm 0,6 mm FS FR 1,09 N 0,84 N MK V11D45 1NO+1NC PC OC CD 3,5 mm 4,5 mm 0,4 mm FS FR 1,66 N 1,28 N MK V11D37 1NO+1NC PC OC CD 19 mm 9,5 mm 2,3 mm FS FR 0,08 N 0,04 N MK V11D40 1NO+1NC PC OC CD 6,7 mm 7,8 mm 0,8 mm FS FR 0,86 N 0,66 N MK V11D46 1NO+1NC PC OC CD 3,5 mm 4,5 mm 0,4 mm FS FR 1,66 N 1,28 N page 2/132General Catalog 2009-2010 Items with code on the green background are available in stock Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 2 Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 6 2D 25.4 17 0.9 11.9 11.9 13 .7 45 .4 9. 7 R= 24.6 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 55 .1 11.9 25.4 11.9 13 .717 26 .10.9 9.7 49.2 4.24.2x5 12.2 17.4 35 .8 16.6 29 .7 R= 38.2 25.4 17 0.9 13 .7 11.9 11.9 9. 7 38 .4 R= 54 4.2 9.5 49.2 4.2x5 12.2 4.2 48 .1 29 .7 25.4 17 0.9 11.9 11.9 13 .7 R= 17.8 9. 7 33 .2 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 42 .9 11.9 25.4 11.9 13 .7 23 .5 9. 7 17 8.1 49.2 4.2 R= 63 4.2x5 12.2 17.4 33 .2 29 .7 5 12.2 17.4 23 .8 5 31 R= 26.2 49.2 4.2 17 11.9 25.4 11.9 13 .7 9. 7 21 .38.1 4.2x5 11.9 25.4 11.9 13 .7 23 9. 7 17 8.1 49.2 4.2 R= 54 12.2 17.4 32 .7 29 .7 5 4.2x5 11.9 25.4 11.9 8.1 49.2 4.2 R= 146.5 12.2 17.4 29 .7 5 37 .3 13 .7 9. 7 17 4.2x5 25.411.9 11.9 13 .7 9. 7 8.1 17 33 .6 R= 47.5 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 43 .3 25.411.9 11.9 13 .7 9. 7 33 8.1 17 R= 37.5 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 42 .7 MK V11D47 1NO+1NC PC OC CD 3,5 mm 4 mm 0,4 mm FS FR 1,66 N 1,28 N MK V11D49 1NO+1NC MK V11D53 1NO+1NC PC OC CD 7,7 mm 8,9 mm 0,9 mm FS FR 0,76 N 0,58 N MK V11D59 1NO+1NC PC OC CD 2,5 mm 4,5 mm 0,2 mm FS FR 2,3 N 1,77 N MK V11R30 1NO+1NC PC OC CD 4,4 mm 14 mm 1 mm FS FR 0,6 N 0,4 N MK V11R31 1NO+1NC PC OC CD 0,7 mm 6,01 mm 0,23 mm FS FR 1,47 N 0,72 N MK V11R35 1NO+1NC PC OC CD 14,3 mm 25,7 mm 3,2 mm FS FR 0,3 N 0,2 N MK V11R40 1NO+1NC PC OC CD 3,4 mm 10,3 mm 0,7 mm FS FR 0,8 N 0,5 N MK V11R42 1NO+1NC PC OC CD 2,7 mm 7,9 mm 0,5 mm FS FR 1,2 N 1,7 N MK V11R32 1NO+1NC PC OC CD 3,7 mm 11,8 mm 0,8 mm FS FR 0,7 N 0,5 N page 2/133 General Catalog 2009-2010 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 3 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 6 Max and min. speed page 6/8 - type 4 Microswitches with inverted action 10 pcs packs Max and min. speed page 6/8 - type 4 Max and min. speed page 6/8 - type 4 Max and min. speed page 6/8 - type 7 Max and min. speed page 6/8 - type 7Max and min. speed page 6/8 - type 7 It switch It does not switch Hand operated Microswitches MK series 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D 25.411.9 11.9 13 .7 43 .6 9. 7 8.1 17 R= 24.6 4.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 53 .3 25.4 9. 7 8.1 17 13 .7 34 11.911.9 R= 54 4.2 9.5 49.2 4.2x5 12.2 17.4 43 .7 4.2 29 .7 25.411.9 11.9 13 .7 9. 7 31 .8 17 8.1 R= 17.8 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 41 .5 25.411.9 11.9 13 .7 28 - 48 9. 7 8.1 17 R= 39 4.2 49 2 4.2x5 12.2 17.4 29 .7 M 2.6 37 .7 - 57 .7 25.4 9. 7 8.1 17 11.9 11.9 13 .7 32 .2 R= 24.6 4.2 49.2 4.2x5 12.2 41 .9 29 .7 4.2 17.4 11.9 25.4 11.9 9. 7 R= 23.5 8.1 13 .7 49 2 4.2 4.2 4.2x5 12.2 17.4 23 .8 43 .6 17 9.5 25.411.9 11.9 13 .717 8.4 27 .1 9.7 4.2 49.2 R= 69 4.2x5 12.2 17.4 5 29 .7 36 .8 12.2 17.4 5 33 .6 29 .7 49.2 R= 32.2 4.2 25.411.9 11.9 17 13 .7 9. 7 23 .98.4 4.2x5 25.4 17 8.4 26 .1 13 .7 11.911.9 9.7 4.2 49.2 R= 60 4.2x5 12.2 17.4 5 29 .7 35 .8 11.9 25.4 11.9 13 .7 9.7 35 8.4 17 49.2 4.2 152.5 4.2x5 12.2 17.4 29 .7 5 44 .7 MK V11R47 1NO+1NC PC OC CD 1,7 mm 5,3 mm 0,3 mm FS FR 1,7 N 1 N MK V11R53 1NO+1NC PC OC CD 4,3 mm 11,6 mm 0,8 mm FS FR 0,8 N 0,4 N MK V11R59 1NO+1NC PC OC CD 1,5 mm 3,9 mm 0,3 mm FS FR 2,4 N 1,3 N MK V11R60 1NO+1NC PC OC CD 2,7 mm 9,2 mm 0,5 mm FS FR 1,2 N 0,6 N MK V11F30 1NO+1NC PC OC CD 2,7 mm 12,9 mm 0,35 mm FS FR 0,6 N 0,5 N MK V11F31 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,63 mm 4,64 mm 0,17 mm 5,72 mm FS FR FAP 1,76 N 1,08 N 5,78 N MK V11F35 1NO+1NC PC OC CD 7,5 mm 25,9 mm 1,3 mm FS FR 0,25 N 0,2 N MK V11F32 1NO+1NC PC OC CD 2,5 mm 11,5 mm 0,3 mm FS FR 0,7 N 0,6 N MK V11R45 1NO+1NC PC OC CD 1,5 mm 5,5 mm 0,3 mm FS FR 1,7 N 1 N MK V11R46 1NO+1NC PC OC CD 3,5 mm 5,4 mm 0,2 mm FS FR 1,5 N 1,45 N page 2/134General Catalog 2009-2010 Items with code on the green background are available in stock It switch It does not switch Max and min. speed page 6/8 - type 7 Max and min. speed page 6/8 - type 7 Max and min. speed page 6/8 - type 4 Max and min. speed page 6/8 - type 7 Max and min. speed page 6/8 - type 7Max and min. speed page 6/8 - type 7 Microswitches with back direct action 10 pcs packs Max and min. speed page 6/8 - type 5 Max and min. speed page 6/8 - type 5 Max and min. speed page 6/8 - type 5Max and min. speed page 6/8 - type 5 2D 25.411.9 11.9 13 .717 R= 53.5 8.4 9. 7 36 .4 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 46 .1 25.411.9 11.9 13 .717 8.4 35 .3 R= 43.5 9. 7 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 45 25.411.9 11.9 13 .7 45 .3 9. 7 17 8.4 R= 30.6 4.2 49.2 9.5 4.2x5 12.2 4.2 17.4 29 .7 55 25.4 9.7 11.911.9 17 13 .7 268.4 4.2 49 2 4.2x5 12.2 17.4 16.6 35 .7 29 .7 R= 44.1 25.4 13 .7 11.9 11.9 9. 7 37 .1 R= 60 8.4 17 4.2 9.5 49.2 4.2x5 12.2 4.2 46 .8 29 .7 25.4 13 .7 11.9 11.9 9. 7 33 .2 8.4 17 R= 23.8 4.2 9.5 49.2 4.2x5 12.2 4.2 42 .9 29 .7 25.4 9. 7 13 .7 11.911.9 33 .9 17 8.4 R= 30.6 4.2 9.5 49.2 4.2x5 12.2 17.4 4.2 43 .6 R= 29.5 4.2 49.2 4.2 17 9. 7 13 .7 36 .5 8.4 11.9 25.4 11.9 4.2x5 12.2 17.4 46 .2 29 .7 9.5 MK V11F42 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,6 mm 8,4 mm 0,2 mm 9 mm FS FR FAP 1 N 0,7 N 4,9 N MK V11F47 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,1 mm 5,6 mm 0,1 mm 6,3 mm FS FR FAP 1,3 N 0,9 N 6,9 N MK V11F53 1NO+1NC PC OC CD 2,5 mm 11,5 mm 0,3 mm FS FR 0,7 N 0,6 N MK V11F59 1NO+1NC PC OC CD CAP 0,8 mm 5,2 mm 0,08 mm 4,9 mm FS FR FAP 1,7 N 1,3 N 8,9 N MK V11F49 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,5 mm 7,5 mm 0,2 mm 9 mm FS FR FAP 1 N 0,7 N 4,8 N MK V11F45 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,1 mm 6,6 mm 0,1 mm 6,3 mm FS FR FAP 1,3 N 0,9 N 6,9 N MK V11F46 1NO+1NC PC OC CD CAP 1,1 mm 6,6 mm 0,1 mm 6,3 mm FS FR FAP 1,3 N 0,9 N 6,9 N MK V11F40 1NO+1NC PC OC CD 2,4 mm 10,4 mm 0,25 mm FS FR 0,85 N 0,65 N page 2/135 General Catalog 2009-2010 Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 5 It switch It does not switch Microswitches MK series Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 8 Max and min. speed page 6/8 - type 8 1B 1 1A 2 2A 2B 2C 2D 2E 3 3A 3B 3C 4 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 4H 5 6 2D 52.4 18 .5 25 .1 65.4 13 9 16 8.2 17.4 65.4 13 32 38 .6 52.4 9 16 17.4 8.2 25.4 5 4.3 21.1 4.3 17 20.8 8 52.8 8 2222 8 10 54 10.5 4.3 4.34. 5 25 25.4 Ø 20 68.3 22 54 10 8 15.3 8 10 912 .2 18 .7 17.2 51.3 8 14 M10x 0.75 2.5 14 M12 x1 2.5 page 2/136General Catalog 2009-2010 Accessories Article Description VF AC83 Hexagonal threaded nut M10 x 0,75 for microswitches Article Description VF AC72 Hexagonal threaded nut M12 x 1 for microswitches Article Description Protection degree VF C01 Protection terminal cover for screw terminals IP20 Article Description Protection degree VF C02 Protection terminal cover for screw terminals with cable gland PG9 for multipolar cables from Ø 5 to Ø 7 mm IP40 Article Description Protection degree VF C03 Protection terminal cover for screw terminals snap-in assembled. It allows the installation of more switches side by side IP20 Protection terminal cover for screw terminals snap-in assembled and with wire trap cable gland. It allows the installation of more switches side by side. Article Description Protection degree VF MKCV11 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 5 to Ø 7,5 mm IP40 VF MKCV12 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 4 to Ø 7,5 mm IP40 VF MKCV13 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 2 to Ø 5 mm IP40 VF MKCV22 Protection terminal cover with gasket for multipolar cables from Ø 4 to Ø 7,5 mm IP65 VF MKCV23 Protection terminal cover with gasket for multipolar cables from Ø 2 to Ø 5 mm IP65 Protections (terminals covers) 10 pcs packs Protection terminal cover for vertical faston terminals snap-in assembled and with wire trap cable gland. It allows the installation of more switches side by side. Article Description Protection degree VF MKCH11 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 5 to Ø 7,5 mm IP40 VF MKCH12 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 4 to Ø 7,5 mm IP40 VF MKCH13 Protection terminal cover without gasket for multipolar cables from Ø 2 to Ø 5 mm IP40 VF MKCH22 Protection terminal cover with gasket for multipolar cables from Ø 4 to Ø 7,5 mm IP65 VF MKCH23 Protection terminal cover with gasket for multipolar cables from Ø 2 to Ø 5 mm IP65 10 pcs packs General-purpose Basic Switch Z 147 General-purpose Basic Switch Z Best-selling Basic Switch Boasting High Precision and Wide Variety • A large switching capacity of 15 A with high repeat accuracy. • A wide range of variations in contact form for your selection: basic, split-contact and maintained-contact. • A series of standard models for micro loads is available. • A series of molded terminal-type models incorporating safety terminal protective cover is available. Model Number Structure Available types • A variety of actuators is available for a wide range of application. • The contact mechanism of models for micro loads is a crossbar type with gold-alloy contacts, which ensures highly reliable operations for micro loads. • Contact Gap: H2: 0.20 mm (extra-high-sensitivity) H: 0.25 mm (high-sensitivity, micro voltage current load) G: 0.5 mm (standard) E: 1.8 mm (high-capacity) F: 1.0 mm (split-contact models) • These Switch