Escolhendo o Robô SCARA Ideal: Guia Completo para Fabricantes

Robôs SCARA são hoje parte integrante de muitas linhas de produção em diversos setores. Devido à sua velocidade e precisão, tornaram-se solução popular para melhorar produtividade e reduzir custos de fabricação. No entanto, para realmente se beneficiar da introdução de um robô SCARA em sua linha, você precisa escolher um que atenda às suas necessidades.

À medida que a indústria robótica cresce, também aumentou o número de fabricantes de robôs SCARA no mercado. Você pode se sentir sobrecarregado pelas opções na escolha do robô SCARA certo. Para salvá-lo desse dilema, aqui está um guia detalhado para ajudá-lo a fazer uma escolha informada.

O que é um Robô SCARA?

SCARA é sigla para Selective Compliance Assembly Robot (Robô de Montagem com Complacência Seletiva). Esta sigla representa 2 fatos importantes:

• Complacência seletiva — um robô SCARA é flexível apenas nos eixos X e Y, mas rígido no eixo Z.
• Robô de montagem — quando inventado em 1978, era exclusivamente imaginado como robô de montagem.

Um robô SCARA pode ser descrito como robô composto por um braço robótico de 2 partes fixado a uma base rígida. O braço é complacente nos eixos X e Y — move-se para frente, trás, esquerda e direita. Também move-se verticalmente em eixo Z fixo e é capaz de movimento rotacional no pulso.

Ao longo dos anos, à medida que designs de robôs SCARA evoluíram e passaram a ser aplicados de outras formas, a sigla também mudou. SCARA agora é definido como Selective Compliance Articulated Robot (Robô Articulado com Complacência Seletiva).

Vantagens dos Robôs SCARA

A complacência limitada dos robôs SCARA os torna ideais para tarefas de montagem e pick and place como manuseio de materiais. Algumas vantagens que trazem aos processos de produção:

Pequena Área de Ocupação (Footprint)

Robôs SCARA têm design compacto e executam tarefas eficientemente dentro de envelope de trabalho cilíndrico. Isso os torna facilmente aplicáveis onde espaço ou acesso a peças pick and place é limitado.

Em termos de montagem, a maioria é colocada em pedestal ou carrinho móvel, dando flexibilidade para mover o robô a diferentes áreas quando necessário.

Velocidade

A velocidade de braços robóticos é afetada pelo número de articulações envolvidas no movimento. Quanto mais articulações, menor a velocidade. Isso ocorre porque:

• Leva mais tempo transmitir potência pelos motores em múltiplas articulações.
• Braços mais longos são geralmente mais pesados e encontram mais resistência no movimento.

Braços de robôs SCARA movem-se muito mais rápido porque são frequentemente braços de 4 eixos com menos articulações. Dificilmente você encontrará outro robô com tempos de ciclo tão curtos quanto os de um SCARA. Além disso, diferentemente da mão de obra humana, não sofrem fadiga nem tédio com a natureza repetitiva das tarefas.

As dimensões dos robôs SCARA também auxiliam sua velocidade. Têm baixo centro de gravidade, reduzindo muito a atração da gravidade sobre o braço e a peça manuseada. Mesmo em ambientes industriais de alta pressão, a taxa de saída de um robô SCARA permanece eficiente.

Repetibilidade e Precisão

Embora repetibilidade e precisão sejam características diferentes, estão intimamente ligadas. Considere um robô SCARA pegando peças eletrônicas do ponto A ao B. Repetibilidade refere-se à capacidade do robô mover-se entre A e B com taxa consistente de movimentos uniformes. Precisão mede se o robô atinge a peça alvo a cada ciclo.

Robôs SCARA entregam repetibilidade de até +/- 0.01mm — muito alta, quase impossível com outros tipos. Isso ocorre principalmente porque têm menos motores, reduzindo margem de erro no movimento.

Também é possível instalar sistemas de visão no braço robótico para melhorar ainda mais a precisão. Permitem distinguir objetos diferentes durante a coleta, útil para classificação. Alternativamente, onde identificação não é problema, sensores do robô melhoram precisão do movimento.

Sincronização

Um robô SCARA pode ser facilmente sincronizado com outras partes do processo de produção para facilitar operações suaves. A sincronização é auxiliada por sua precisão e repetibilidade confiáveis, além de controles eletrônicos como sensores.

Exemplo: braço SCARA encarregado de pegar peças de uma esteira e colocá-las em caixa de embalagem. Funcionaria assim:

• O braço SCARA é equipado com sistema de visão e posicionado sobre a esteira
• As peças são carregadas na esteira em intervalos uniformes
• A esteira inicia e quando a peça alcança o braço, é detectada pelo sistema de visão
• O braço é então acionado para pegar e colocar na caixa
• Após colocação, o braço retorna à posição sobre a esteira e o ciclo continua

Esta é uma ilustração geral de como a sincronização poderia funcionar. Como você sincroniza sua operação dependerá da natureza dos processos envolvidos.

Multiuso

Mesmo com movimentos limitados, robôs SCARA podem ser aplicados de mais de uma forma. Não se prenda à ideia de que só fazem pick and place. Embora esse seja o princípio básico, pode ser adaptado de várias maneiras. Efetores finais também fazem grande diferença na diversificação das operações.

Limitações dos Robôs SCARA

Embora altamente eficientes, há limites ao que podem realizar. Aqui estão limitações a considerar na compra.

Envelope de Trabalho Restrito

O envelope de trabalho cilíndrico coberto por robôs SCARA é ideal apenas para número limitado de aplicações. Algumas tarefas podem exigir direção de movimento ou alcance maior do que braços SCARA podem oferecer.

Flexibilidade Limitada

Braços SCARA são alavancas e operam em um plano com alcance limitado. O 4º eixo no pulso só rotaciona peças em orientação horizontal, não as inclina.

Se sua aplicação exige maior amplitude de movimento, um robô com mais flexibilidade seria melhor. Um robô de 6 eixos, por exemplo, oferece flexibilidade 3D e cobre envelope de trabalho muito maior.

Pequena Capacidade de Carga

O design de robôs SCARA é otimizado para velocidade e precisão. Porém, limita a carga que podem manusear, com capacidades ótimas abaixo de 10kg. Embora diferentes fabricantes de braços robóticos ofereçam variedade de cargas, cargas maiores provavelmente resultariam em ineficiências operacionais.

Como um Robô SCARA Beneficiaria um Fabricante?

Como em toda automação, é importante avaliar se investir em robô SCARA beneficiaria suas operações. Além do custo de compra, há custos como consumo de energia. Para manter lucratividade, benefícios devem superar custos.

Vamos examinar alguns benefícios de um robô SCARA para fabricantes.

Menor Custo de Produção

Empregar mão de obra humana em tarefas repetitivas traz desafios. Primeiro, a mente humana se entedia e "desliga", podendo gerar erros. Além disso, fadiga reduz produtividade ao longo das horas. Para manter boa produtividade, pode ser necessário contratar muitos trabalhadores.

Em contraste, um robô SCARA faz o trabalho de vários funcionários em taxa rápida e consistente. Reduziria drasticamente despesas salariais e, por extensão, custos de produção.

Prazos de Entrega Mais Curtos

Pedidos pendentes ou fornecimento insuficiente podem virar passado com o robô SCARA certo. A alta taxa de operação ajuda todo o sistema de produção a avançar mais rápido. Resultado: prazos de entrega melhores, o que melhora satisfação do cliente.

Capacidade de Escalar a Produção

A maioria dos fabricantes com alta demanda é limitada por tempos de produção. Ao introduzir robô SCARA e reduzir tempos, você pode escalar. Produz mais por menos, pois robôs SCARA não exigem pagamento extra para volumes maiores. Em essência, seu custo de mão de obra por unidade mal é afetado.

Segurança e Satisfação dos Funcionários Melhoradas

Tarefas repetitivas não são recompensadoras e não oferecem desenvolvimento de carreira. Exigem longas horas em pé e movimentos musculares repetidos. Diferente de articulações robóticas, o corpo humano não é feito para tais movimentos por longos períodos. Por isso, operários sofrem de dores lombares crônicas e problemas musculoesqueléticos.

Além disso, processos industriais geram subprodutos como fumos e vapor. Manipular alguns produtos entre processos é perigoso — pelos riscos da máquina ou do próprio produto.

Quando robôs SCARA assumem essas tarefas desconfortáveis e perigosas de manuseio de materiais, a segurança melhora. Também permite que funcionários assumam outras responsabilidades que empreguem seus talentos otimamente. Satisfação no trabalho também melhora.

Menos Erros

Em linha de produção, erros podem ser sutis ou flagrantes.

Erros sutis são inconsistências. Exemplo: se funcionário solda duas peças diferentes, é improvável que fiquem idênticas. Embora pareça detalhe insignificante, erros sutis minam a padronização da qualidade. Em alguns casos, o acabamento é tão ruim que a peça é rejeitada.

Erros flagrantes incluem quebra de peças manuseadas ou colocação errada.

Usar robôs SCARA reduz significativamente chances de erros. Sua repetibilidade dá precisão além das capacidades humanas, valendo o investimento.

Como Escolher o Robô SCARA Certo

Com todas as características em mente, você finalmente escolherá um adequado. Aqui estão fatores-chave a considerar.

Orçamento

O valor que pretende gastar determina o tipo de robô SCARA que pode adquirir. Felizmente, há ampla gama de opções com preços de $6.000 a mais de $25.000. O que causa essa vasta diferença? Múltiplos fatores:

• Carga útil (Payload)
• Velocidade
• Marca
• Detalhes de personalização

Busque marca que ofereça valor pelo dinheiro, onde qualidade do robô SCARA seja compatível com preço. Procure provisões de valor agregado como garantia, suporte pós-venda, assistência com envio/entrega.

Além disso, informe-se sobre custos de manutenção e disponibilidade de peças. Peças difíceis de encontrar tendem a ser caras e demoradas para substituir. Melhor uma marca que as forneça ou já as venda.

Lembre-se: robô SCARA é investimento de longo prazo. Melhor investir em robô de boa qualidade para retornos duradouros.

Precisão

Um robô SCARA é tão eficaz quanto sua precisão. Ao comparar marcas, esteja atento a este detalhe. Prefira marca que ofereça alta precisão.

A maioria das marcas informa detalhes de precisão em especificações. Pode aparecer como precisão de repetibilidade, em 'microns' ou 'mm'. Robô oferecendo 10 microns ou +/-0.01mm seria boa escolha.

Compatibilidade com Efetor Final

Efetor final é dispositivo no pulso do braço robótico para manusear objetos durante tarefas. Exemplos: garras, solda, dispositivo de sucção, entre outros.

O efetor final depende da tarefa que o braço deve executar. É essencial que o robô SCARA escolhido acomode efetores para suas aplicações pretendidas.

Mais importante: examine como o uso do efetor afetará os tempos de ciclo. Idealmente, o robô deve manusear o efetor e a carga mantendo eficiência.

Tempo de Ciclo

Tipos de motores e redutores usados na fabricação do braço SCARA afetam tempos de ciclo e velocidade. Dada a disposição única das articulações, exigem motores de qualidade para alimentar movimentos e sustentar altas velocidades.

Ao avaliar marcas, prefira uma que use componentes de ponta entregando altos tempos de ciclo.

Opções de Personalização

Algumas linhas de produção têm necessidades únicas. Fatores como espaço ou mercadorias manuseadas podem exigir ajustes de design customizados. Se for seu caso, primeiro encontre fabricante de robôs industriais que ofereça personalização.

Entre opções customizadas, você poderia explorar:

• Marca própria nos robôs SCARA
• Ferramentas especiais de ponta de braço
• Opções alternativas de instalação como montagem no teto
• Instalação de sistemas de visão

Carga Útil (Payload)

Seu robô SCARA ideal precisa ter carga útil que acomode não apenas o item, mas também o efetor final. Exemplo: se o robô manuseia itens até 3kg, busque carga de 4kg ou 6kg. O peso da peça + efetor não deve exceder a carga útil, ou diminuirá o desempenho.

Mantenha-se em faixa razoável. Robôs de carga maior custam mais e são ineficiência se você não precisa da capacidade extra.

Programação e Controle

Existem diferentes formas de programar robôs SCARA:

• Modo offline — diferentes movimentos podem ser simulados, testados e instalados no sistema do robô sem interromper produção.
• Ensino (Teaching) — para robôs SCARA com sensores. O braço é movido em série de movimentos que os sensores "aprendem" e registram como dados. Dados gravados serão usados futuramente para a mesma tarefa.
• Software de Programação — frequentemente pré-instalado. O controlador escolhe tarefa em lista e o robô segue comandos guiados no software.

Quanto mais fácil o método de programação, melhor. Economiza tempo da equipe e permite processos rodarem suavemente. Robô SCARA complexo de programar exigirá programador dedicado, pois equipe não qualificada não navegará seus controles.

Considere também a interface do painel de controle. Escolha marca com interface amigável para evitar erros e desafios técnicos. Sistemas difíceis também podem virar risco de segurança.

Exposição a Calor

Em fábricas com processos de alta temperatura, pode precisar de robô SCARA que suporte tais condições. Faíscas de solda, por exemplo, podem pegar em cabos e causar incêndio. Considere opções como robô SCARA à prova de explosão para segurança.

Classificação IP

Indústrias que manuseiam produtos farmacêuticos, alimentos e bebidas exigem altos padrões de higiene. Contaminantes como poeira devem ser evitados. Igualmente imperativo mitigar vazamentos de fluidos, perigosos se cabos do robô estão expostos.

Um robô SCARA com classificação IP ajuda a superar esses desafios. Têm cabos protegidos e braços à prova d'água para limpeza fácil conforme padrões de higiene. Podem ter proteção especial contra poeira e ferrugem.

Alguns fabricantes oferecem SCARA com classificação IP como padrão, outros como opção customizada. De qualquer forma, se precisa, converse com seu fornecedor.

Aplicação

O decisor final do tipo de robô SCARA que você precisa é o propósito pretendido. A pergunta: para que pode usar um robô SCARA?

• Transferência processo-a-processo — movimento de peça de uma etapa de produção para outra. Exemplo: robô SCARA coleta frascos cheios de loção de uma prateleira e os coloca em máquina de rotulagem.
• Transferência processo-a-processo com manuseio inverso — manuseio inverso é quando a peça é melhor erguida pela base em vez do topo. Exemplo: transferir lâminas de vidro entre etapas é mais rápido e seguro se içadas pela base. Em SCARAs, feito com efetor final no parafuso do eixo Z.
• Montagem de micropeças eletrônicas — dispositivos eletrônicos têm placas com centenas de microcomponentes. Quase impossível montar à mão, daí a importância dos SCARAs. Com movimentos precisos, inserem micropeças facilmente sem interferir em outras partes frágeis.
• Soldagem — após inserção, micropeças precisam ser fixadas por solda. A precisão do braço SCARA realiza isso com efetor final de solda.
• Gravação a laser — com efetor final de gravação a laser, SCARA produz ótimo padrão de legibilidade, graças a movimentos rígidos e controlados.
• Inspeção de qualidade — SCARAs testam produtos como tablets, teclados, telefones. O efetor funciona como dedo digitando enquanto inspetor monitora responsividade.

A lista de aplicações mal pode ser esgotada. Muitas possibilidades com várias ferramentas de ponta de braço e modificações customizadas. Mas para cada aplicação, lembre-se da amplitude de movimento e capacidade de carga do SCARA para determinar se dará conta.

Conclusão

De fora, o conceito de robótica como um todo pode parecer muito complexo. É um fator que impede fabricantes de investir em ativos benéficos como robôs SCARA. No entanto, quando as complexidades são desmistificadas, fica claro que robôs são realmente o futuro da manufatura.

Sempre é vantagem sair na frente dos concorrentes. Agora que você tem o guia definitivo, resta encontrar o robô SCARA à venda certo.