Braços robóticos na manufatura e seus benefícios

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Um braço robótico industrial tem muitas partes. Cada um servindo a uma função específica que complementa as outras partes. Os móveis possuem pneus que se deslocam de um lugar para outro. Outros têm planadores que lhes permitem mover-se ao longo dos aviões. Mas a parte mais importante de um robô industrial é o braço robótico.

Todo o trabalho importante e delicado é feito pelo braço robótico:desde soldagem, levantamento e colocação, classificação e muito mais. Uma vez que o braço robótico é danificado, é isso para o robô; há muito pouco que pode ser feito até que os reparos sejam feitos.

Vamos ver como braços robóticos são utilizados na fabricação, sua história, os tipos que existem, por que são preferidos, os riscos associados ao seu uso e os fabricantes de braços robóticos que estão ativamente produzindo em massa em todo o mundo.

História dos braços robóticos na manufatura

Oficialmente, o primeiro braço robótico funcional é creditado a George Devol, que, em colaboração com Joseph Engelberger, projetou o primeiro braço programável em 1954. Os dois mais tarde fundaram a Unimation, a primeira empresa de robôs industriais no mundo dois anos depois na América.

Esse foi o início de um rápido desenvolvimento, à medida que as pessoas começaram a se interessar pela robótica. A General Motors foi a primeira a fazer um movimento quando, em 1962, usou o braço robótico Unimate pela primeira vez em sua linha de montagem de automóveis. Em 1969, um braço robótico totalmente controlado pelo computador estava operacional.

Mais empresas e nações entraram na briga e, em 1973, o mundo já tinha várias versões do braço de 6 eixos comercial robôs no Japão e na Alemanha.

A fabricação no mundo moderno é executada quase inteiramente por robôs industriais, e esse número deverá aumentar ainda mais no futuro.

Parâmetros que definem braços robóticos na manufatura

Os braços robóticos usados na fabricação são definidos por cerca de oito parâmetros que incluem o seguinte.

Número de eixos: Os machados são as partes responsáveis pelo movimento flexível do braço robótico. A maioria dos braços robóticos tem eixos que variam de 2 e acima. Quanto mais eixos, mais funcionalidades.

Envelope de Trabalho: Esta é a região do espaço que o robô ocupa e pode abranger em extensão total.

Espaço de trabalho: O espaço de trabalho é o espaço com o qual um braço robótico interage totalmente sem esbarrar em nenhum outro objeto.

Carga útil: A carga útil se refere ao peso máximo da carga que um grande braço do robô pode levantar sem quebrar.

Repetibilidade: Essa é a capacidade de um braço robótico de fazer as mesmas tarefas continuamente, sem comprometer a velocidade ou a precisão.

Controle de movimento: São movimentos que são configurados para operar dentro de uma área definida no espaço de trabalho. O controle de movimento pode ser ajustado dependendo da tarefa.

Conformidade: Esta é a medida da distância total ou do ângulo que uma junta do robô cobrirá quando acionada por uma força.

Drive: Isso se refere à potência fornecida pelo motor para criar movimentos em um braço robótico. Geralmente é configurado de forma sofisticada, usando engrenagens para criar um sistema harmonioso onde um movimento aciona o próximo.

Tipos de braços robóticos

Em termos gerais, existem cerca de quatro tipos de braços robóticos amplamente usados em indústrias que usam robôs na manufatura . Eles incluem o seguinte.

Braço Robótico Gantry

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Os eixos deste braço robótico são coincidentes com um coordenador cartesiano e são usados como um robô pick and place , robô de aplicação de selante, manuseio de máquina e robô de soldagem MIG . O braço robótico gantry geralmente vem com três juntas prismáticas.

Braço robótico cilíndrico

Nesse tipo de braço robótico, os eixos formam um sistema de coordenadas cilíndricas. O braço robótico cilíndrico é usado principalmente para montagem robótica tarefas como o manuseio de máquinas-ferramentas, soldagem e operação de máquinas de fundição sob pressão.

Braço robótico articulado

Um braço robótico articulado tem no mínimo 3 juntas rotativas. É usado principalmente em fábricas de montagem de máquinas de fetting. Ele também é usado como um robô de soldagem a arco , para pintura em spray e fundição sob pressão.

Braços robóticos esféricos

Não deve ser confundido com braços robóticos cilíndricos, os braços robóticos esféricos são do tipo que tem eixos formando o sistema de coordenadas polares. É usado como robôs de soldagem por pontos, robôs de manuseio de materiais , robôs de manuseio de máquinas, fundição, em máquinas de fetting e soldagem a gás.

Principais usos de armas robóticas na manufatura

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Os braços robóticos têm várias funções na fabricação, incluindo as seguintes.

Visão robótica

A visão robótica refere-se à consciência que um robô industrial tem ao trabalhar. Ele deve ser capaz de selecionar o que é necessário para selecionar e evitar colidir com outros objetos nas proximidades. A visão robótica é uma tecnologia que torna tudo isso possível, fazendo uso de sensores muito sofisticados, que são capazes de julgar distâncias e velocidades de objetos em movimento para recalibrar os movimentos do braço robótico de forma adequada.

Na ausência de visão robótica, um braço robótico nada mais é do que uma peça rígida de máquina que se move em um caminho predeterminado.

Processos de soldagem automatizados

A soldagem Spot e Arc são os processos mais importantes na fabricação de automóveis e aeroespacial. É assim que os carros e outras máquinas em movimento são mantidos no lugar. Sistemas de soldagem robótica sozinho responde por mais de 50% de todas as funções para as quais os braços robóticos são projetados no setor de manufatura. O trabalho envolve muito calor, o que pode não ser seguro para trabalhadores humanos, daí a razão pela qual os braços robóticos são preferidos para esta função.

Montagem

Indústrias de montagem, como aeroespacial, automotiva e eletrônica, envolvem muito a montagem. Na maioria das vezes, as peças em questão são geralmente muito pesadas e, quando se confia no trabalho humano, erros acontecem.

Robôs de linha de montagem são projetados para suportar o peso enquanto unem as coisas com muito poucas margens de erro. Sistemas de montagem robótica exigem rapidez e precisão, principalmente quando os itens envolvidos têm tudo a ver com o bem estar das pessoas, como carros e equipamentos médicos.

Robô de pintura automática

As mãos humanas não podem produzir as texturas suaves e uniformes que um braço robótico pode alcançar quando a pintura está envolvida. Uma demão de tinta em um carro, por exemplo, faz mais do que adicionar um apelo estético; também protege o carro do sol e de outros elementos que podem causar ferrugem nas peças mecânicas. Portanto, o trabalho de pintura tem que ser concluído, e é aí que um robô de pintura entra em jogo.

Tratamento de máquinas e transferência de peças

Quando você leva em consideração o tempo, leva as pessoas para descarregar a matéria-prima para processamento antes de carregar tudo isso na linha de montagem; no momento em que o produto final sai da outra extremidade, muito tempo foi perdido. Uma máquina que cuida do robô vai lidar com todo o processo muito mais rápido e com mais precisão. Para que o processo de produção seja perfeito, tudo deve estar no lugar certo na hora certa.

Manuseio de materiais

Escolha e coloque automação faz parte da fabricação. Os materiais envolvidos podem ser pesados, representando um perigo físico para as pessoas. A natureza repetitiva do trabalho e a velocidade necessária para que a tarefa seja concluída tornam os robôs industriais perfeitos para esse trabalho. Não é incomum encontrar braços robóticos movendo facilmente cargas pesando mais de uma tonelada pela fábrica. Isso é algo que exigiria que muitas pessoas realizassem.

Por que os braços robóticos são preferidos na fabricação

O uso de braços robóticos tem aumentado ao longo dos anos, e isso não é um acidente. Por mais que isso esteja tirando muitas pessoas de seus empregos, os benefícios que os fabricantes estão obtendo com a automação de suas fábricas superam quaisquer repercussões que possam surgir em termos de processos judiciais e outros enfeites.

A seguir estão as principais razões pelas quais os braços robóticos são preferidos na fabricação.

Segurança

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O número de acidentes na área de manufatura é menor graças à redução de trabalhadores humanos e à presença de robôs industriais com visão robótica. Casos de empresas sendo processadas e obrigadas a pagar a um funcionário ferido grandes quantias em dinheiro têm acontecido desde o dia em que a revolução industrial se tornou a força motriz do mundo moderno.

Espera-se que a segurança nas fábricas de montagem melhore ainda mais à medida que braços robóticos mais avançados entrem em ação no futuro.

Velocidade

Satisfazer a demanda por produtos é difícil. As taxas de consumo em todo o mundo estão superando a oferta, e isso tem forçado muitos fabricantes a considerar novas maneiras de acelerar as coisas sem comprometer a qualidade. Um braço de robô de alta velocidade é a melhor solução para este problema. Sua capacidade de lidar com a tarefa para a qual foram projetados com muito mais rapidez é o que os torna uma adição tão valiosa à força de trabalho.

Esta é uma das muitas qualidades com as quais os seres humanos não podem competir.

Consistência

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O controle de qualidade é uma parte essencial da fabricação. As matérias-primas podem variar de um dia para o outro, mas um bom produtor deve ser capaz de equilibrar as flutuações e produzir coisas com pontuação alta na escala de qualidade de forma consistente. Os braços robóticos não têm problemas para fazer coisas repetitivas, e essa é a principal razão pela qual eles são capazes de funcionar de forma consistente, sem qualquer variação perceptível na qualidade dos produtos finais.

Precisão

Onde os robôs estão envolvidos na fabricação, há pouco ou nenhum espaço para erro. Os braços robóticos são pré-programados para concluir a mesma tarefa repetidamente, usando os mesmos procedimentos e seguindo as mesmas etapas. Esse nível de precisão e foco é a razão por trás da produção de produtos que são idênticos em peso, embalagem e qualidade. Algo que os consumidores realmente apreciem.

Maior produtividade

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Ao combinar segurança, velocidade, consistência e precisão, você obtém maior produtividade. Braços robóticos, ao contrário de trabalhadores humanos que precisam de pausas e sono, podem trabalhar sem quebrar o ritmo por dias sem supervisão. Eles são capazes de trabalhar para várias pessoas por vários dias dentro de algumas horas. Isso deu a muitos fabricantes a capacidade de atender às demandas.

Funções delicadas

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Quando se trata de eletrônicos ou da indústria médica e farmacêutica, os fabricantes não podem se dar ao luxo de fabricar produtos defeituosos como sua reputação, e a vida das pessoas que deveriam usar esses produtos está em jogo. Peças delicadas como sensores em peças elétricas ou instrumentos médicos miniaturizados não podem ser feitos por mãos humanas. Apenas braços robóticos altamente especializados podem realizar o trabalho.

Flexibilidade

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O maior benefício que as fábricas obtêm dos robôs é sua flexibilidade. Por mais especializados que sejam, não há nada que impeça os fabricantes de reprogramar e redirecionar um robô para outra função. O que isso significa é que não há redundância envolvida, um robô pode ser usado para todas as funções dentro de uma fábrica antes de atingir o final de sua vida útil, e isso pode levar anos e anos.

Eles são colaborativos

Fonte:robôs. com

Em áreas que ainda precisam de trabalho humano, foram encontradas maneiras de permitir que as pessoas trabalhem ao lado de robôs. Os robôs industriais que se enquadram nesta categoria são chamados de robôs colaborativos, e constatou-se que eles melhoram significativamente a taxa de trabalho entre os trabalhadores. Os robôs colaborativos são a solução para o medo crescente entre a população de que os robôs estão aqui para tirar seus empregos. Os humanos ainda têm um papel a cumprir em um mundo automatizado.

Os fabricantes não têm escolha

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Da mesma forma que o mundo não teve outra coisa senão mudar de cavalos para carros um século e meio atrás, os fabricantes hoje não têm outra escolha a não ser abraçar sistemas de automação robótica . Na verdade, é suicídio econômico não automatizar a fabricação porque você não será capaz de acompanhar sua concorrência.

5 principais fabricantes de armas robóticas

A corrida pelo domínio do setor de robótica industrial está apenas esquentando. Isso não apenas aumentou sua produção, mas as coisas que esses braços robóticos podem fazer estão sendo expandidas a cada dia. Alguns dos fabricantes de braços robóticos no centro desse crescimento estão os seguintes.

EVS

EVS é um fabricante de robôs industriais na China, que se especializou na criação de uma grande variedade de robôs industriais utilizados em diferentes setores do mundo. Seus braços robóticos industriais podem lidar com cargas úteis de 3 kg até 800 kg e incluem robôs de 6 eixos como SCARA, delta, robôs à prova de explosão e uma série de outros tipos.

Seus braços robóticos típicos são usados como um braço robô de paletização , para soldagem, puncionamento, corte, paletização, separação e colocação, tratamento de máquinas e manuseio.

FANUC Corporation

Fonte:fanuc. co.jp

A FANUC está entre os gigantes da robótica do mundo. A empresa tem criado soluções de automação desde 1956 no Japão e foi um dos primeiros fabricantes de robôs a projetar com sucesso o mecanismo SERVO. Parte de sua linha de montagem inclui robô SCARA , delta, gentry e robôs colaborativos. Os robôs FANUC são altamente conceituados no setor de manufatura e são mais conhecidos por seus exteriores amarelos.

ABB

Fonte:global. abb

No momento em que escrevemos isso, a ABB concluiu mais de 400.000 instalações robóticas em todo o mundo nas indústrias de manufatura. A empresa possui um dos mais extensos catálogos de robôs além de possuir um departamento especial que trata da customização. Como marca, a ABB existe há mais de um século e, graças a isso, eles têm sido capazes de restringir sua produção para envolver alguns dos mais avançados braços de robôs de fábrica você nunca vai encontrar.

Robôs EPSON

Fonte:epson. com

A EPSON está geralmente associada à eletrônica e é famosa em todo o mundo, especialmente por suas impressoras. No entanto, a marca também se interessa por robôs industriais altamente avançados e já faz isso há um bom tempo. O ramo robótico da EPSON foi criado como resultado da necessidade da Seiko de robôs para suas fábricas de relógios e, em vez de terceirizar isso, a Seiko decidiu investir internamente e a robótica EPSON nasceu.

Robôs SCARA de baixo custo da EPSON estão entre os melhores do setor. Eles também fazem robôs articulados e cartesianos.

KUKA

Fonte:kuka. com

Com sede em Augsburg, a KUKA é um dos maiores fabricantes da Europa, com vendas totalizando mais de 3,2 bilhões de euros. A empresa emprega mais de 14.000 pessoas em suas diversas filiais, espalhadas por diferentes partes do planeta. Os robôs KUKA são alguns dos robóticos mais usados na fabricação automotiva , a maior indústria da Alemanha.

Riscos de robôs industriais:como manter as pessoas seguras

Por mais que os acidentes tenham diminuído drasticamente devido ao uso de robôs avançados na fabricação, o perigo ainda existe. Os robôs não são humanos e ainda há um longo caminho a percorrer antes de serem considerados totalmente autônomos.

Para melhorar ainda mais as boas condições de trabalho, a seguir estão as maneiras pelas quais os riscos da robótica industrial podem ser minimizados.

Use robôs de autoaprendizagem

Robôs de autoaprendizagem são o tipo que continua se aprimorando em vez de se ater ao código pré-programado que os executa. Eles são capazes de observar o ambiente e se adaptar organicamente a novos trabalhos e situações. Esse monitoramento de seus arredores os torna mais seguros para estar perto de outros robôs e pessoas, já que colocaram a segurança em primeiro lugar.

O desenvolvimento deste tipo de robô é caro no momento, mas com o tempo, eles poderão ser as opções de operação padrão no setor de manufatura.

Inspeções regulares

Regular inspection of robotic arms and other parts is essential as that is the only way any damage that may cause damage and accidents can be caught early. Industrial robots do not possess self-diagnosability yet. Therefore they depend on people for maintenance; otherwise, they would continue working until they break down. A faulty robotic arm carries the risk of not only compromising the work, but it places anyone working near it in danger of getting physically hurt.

Updating Software

Checking for repairs and replacing damaged parts should be cued up with software upgrades. When people talk about robotic advancement, they are talking more about software upgrades. When you improve the program running the robot, then you improve everything else. A smooth-running program carries less risk of corruption or breaking down, which may make a robot go rogue and hurt other people.

Safety Education

Having people and robots work together is not hard, but safety education is important. Human workers have to be trained properly to ensure their own safety is not compromised in the course of their work. Unlike robots, humans do get tired, and this may affect their concentration. That is why many factories have very strict guidelines posted on walls as a constant reminder to people to be alert at all times.

Designing Workstations for Robots

The most effective way to ensure safety is through designing special workstations for the robots, separate away from where human workers are. This will not only cut off any contact between the two sides, but it will give the robot the space it needs to handle its work without having to keep avoiding collisions.

Prevent Unauthorized Access

Industrial robots are sophisticated machines that have a lot of moving parts and expensive technology at play. For this reason, they should only be handled by qualified technicians. Allowing just about anybody to start tinkering around with robots may reconfigure the way they operate, and this is not safe for the working environment. Anyone not involved in the direct installation and maintenance of the robots should never be allowed near them.

Emerging Issues in the use of Robotic Arms in Manufacturing

Automating manufacturing has its own challenges that have been slowing down the full integration of robots into the workplace. Some of the challenges include the following.

The Cost

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It has been mentioned several times that automating helps cut down the cost of manufacturing, but that is a long-term assessment. The initial cost of automating manufacturing can render a company bankrupt even before operations begin. Industrial robots do not come cheap, the cost of a single welding robot for sale is about $40,000, that is before you add the cost of maintaining them. This way too high for most companies.

Skill Gaps

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The lack of robotic experts in the field is impacting automated manufacturing negatively. Despite the use of robots in factories being old, the shortage of technicians and programmers has never been addressed sufficiently, and as more plants are turning to robots, eventually, they find themselves stuck with very few people qualified enough to handle and maintain the machines. This can lead to some factories temporarily ceasing production.

It Takes Time To Set them Up

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Getting the robots into position for working is one thing; getting them running to optimum levels is another mountain. Unlike other machines, industrial robots have to be calibrated and adjusted to the task they have been designed for. This may take months of tweaking and changes, not to mention the industrial robotics training needed for the workers to be able to interact with it. This could end being a huge loss in the long run.

Sabotage

Cases of disgruntled workers unplugging robots midway are very common. With robots taking over most of the work, people feel like they are about to lose their only sources of livelihood. This had led to many companies losing a lot of money in repairs brought about by deliberate sabotage.

Conclusão

The use of robotic arms in manufacturing is expected to continue growing around the world. The silver lining on the horizon is that, as robot manufacturers join the industry, the cost of these robots will come down enough for even the smallest factories to afford them. Sometime in the future, it will be easier to come across a low-cost robot arm online or even in a public market.

If starting a robotic arm company is something you have always considered exploring, then you will be well served by talking to the industrial robot experts. Feel free to get in touch with us, and we will address all the questions you may have about industrial robots that we have.

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