Como simplificar a arquitetura de controle de robôs de coordenadas cartesianas

Por Barry Weller, gerente de produto da Mitsubishi Electric

Para permanecer competitivo, é geralmente aceito que as indústrias devem adotar estratégias de manufatura enxuta para melhorar a eficiência do processo.

Uma ação-chave pode ser reduzir a contagem de peças, ou seja, o número de componentes em uma montagem ou sistema. Isso é particularmente desafiador quando se trata de aplicações de movimento de coordenadas cartesianas (lineares) altamente precisas.

Nesses casos, os fabricantes de máquinas geralmente precisariam usar PLCs e controladores numéricos computadorizados (CNCs) para gerenciar totalmente o movimento dentro da máquina – até agora.

Os robôs de coordenadas cartesianas são amplamente utilizados para automatizar funções da máquina, como corte mecânico, a laser ou a plasma – fornecendo rapidamente itens de alta qualidade, consistentes e altamente personalizados.

Embora um robô de coordenadas cartesianas e uma máquina CNC (controle numérico computadorizado) não sejam necessariamente a mesma coisa, o movimento de ambos é normalmente controlado por um sistema CNC.

A razão para isso está na simplicidade de programação de trajetórias de controle de movimento com controladores numéricos de computador e sua linguagem G-Code.

Essa linguagem de programação é distinta porque instrui as máquinas sobre onde e como se mover com base em imagens e arquivos de projeto/fabricação auxiliados por computador (CAD/CAM).

O código G lê arquivos CAD/CAM para os produtos finais pretendidos e os converte em trajetórias e direções para servoacionamentos CNC dentro do robô de coordenadas cartesianas.

Como resultado, movimentos altamente precisos, precisos e reprodutíveis podem criar até as formas e contornos 2D mais complicados e incomuns.

Embora as soluções CNC funcionem bem como controladores de robôs, elas não podem monitorar e guiar outros componentes, como válvulas solenoides, braçadeiras e mangueiras de ar – para isso, a unidade precisa de um PLC.

Isso poderia, teoricamente, lidar com o controle rígido da ferramenta e feedback para todas as diferentes peças de automação, eliminando a necessidade de sistemas CNC.

No entanto, escrever código de controle de movimento para robôs de coordenadas cartesianas com qualquer uma das cinco linguagens de CLP seria bastante desafiador. Consequentemente, os fabricantes de máquinas e usuários precisam usar esses dois sistemas de controle diferentes para uma máquina.

No entanto, esta solução está longe de ser ideal:hardware adicional apenas aumentará o custo total de propriedade da máquina e também pode afetar o tempo de construção/comissionamento.

Na verdade, duas unidades de controle separadas precisam compartilhar informações de tempo crítico, aumentando os tempos de ciclo potenciais e aumentando a probabilidade de instabilidades de comunicação que podem dessincronizar processos baseados em PLC e CNC na mesma máquina.

Uma abordagem holística para programação, controle e feedback de movimento

Para resolver esses problemas, os fabricantes de componentes e sistemas de automação de fábrica estão começando a investir em tecnologias de controle de movimento que cruzam as fronteiras entre PLCs e sistemas CNC para criar controladores de máquina integrados que combinam as principais funções de ambas as soluções.

Um bom exemplo é o controlador de movimento MELSEC iQ-R da Mitsubishi Electric e sua biblioteca complementar G-Code. Ao escolher esta solução, os fabricantes de máquinas podem usar servos de uso geral e PLCs da série MELSEC iQ-R para implementar recursos CNC, se necessário, instalando a biblioteca G-Code.

Isso permite a programação de trajetórias e perfis de corte complexos altamente precisos em G-Code sem a necessidade de controladores numéricos computadorizados.

Mais precisamente, a função add-on ajuda o sistema a seguir as instruções de programação específicas do CLP, como Motion SFCs (gráficos de funções sequenciais), bem como gerar e ler automaticamente perfis de movimento de arquivos CAD/CAM.

Os programas G-Code, disponíveis em formato de texto, podem ser editados facilmente nas HMIs da Mitsubishi Electric ou com qualquer editor genérico.

Ao eliminar a necessidade de hardware de componentes CNC e PLC separados, o sistema MELSEC iQ-R pode sincronizar os diferentes processos dentro de uma máquina e reduzir os tempos de ciclo.

Além disso, a possibilidade de usar uma única solução para várias aplicações, incluindo usinagem CNC e alternar facilmente entre elas, permite que os fabricantes de máquinas a usem para controlar uma linha de produção completa.

Como resultado, as empresas podem se beneficiar de um sistema altamente flexível, rápido e econômico que realmente agiliza seus processos industriais, ao mesmo tempo em que oferece qualidade e consistência.