Evite Interrupções na Produção: Os Riscos Ocultos do Acoplamento de Eixos Robóticos

Cerca de 10%-20% dos robôs têm este recurso pouco conhecido. Pode atrapalhar sua programação se você não estiver preparado.

Aprendi sobre novo conceito de robótica outro dia... acoplamento de eixos robóticos.

O CEO da RoboDK, Albert Nubiola, me disse: "Acoplamento de eixos é importante para programação de robôs, mas poucos usuários conhecem e frequentemente ficam confusos."

Ele estava certo! Há muito pouco escrito sobre acoplamento de eixos. Além disso, apesar de ser especialista em robótica há quase uma década, nunca tinha sido alertado sobre esta característica ligeiramente incomum.

Se você nunca ouviu falar de acoplamento de eixos robóticos, não se preocupe. Você não está sozinho.

Acoplamento de eixos não é um recurso ruim. Na verdade, tem benefícios. Mas pode afetar sua programação se você não estiver preparado. Albert estima que 10-20% dos robôs industriais são afetados por acoplamento de eixos.

O Que é Acoplamento de Eixos?

Acoplamento de eixos é quando duas ou mais juntas do robô estão ligadas. Podem ser fisicamente ligadas, com ligação paralela, ou ligadas no software de controle.

Aqui está uma descrição do acoplamento de eixos na prática...

Sem Acoplamento de Eixos: Maioria dos Robôs 6 GDL

Primeiro, vamos ver o clássico robô industrial de 6 Graus de Liberdade (GDL), por exemplo, o Comau Smart NJ 16-3.1

Para a maioria dos robôs 6 GDL modernos, o seguinte vale:

• Cada junta é fisicamente independente.
• Cada junta pode ser controlada independentemente sem afetar outras.
• O motor de cada junta está localizado na própria junta.

Para a maioria dos robôs 6 GDL, não há acoplamento de eixos. Isso torna o controle muito simples — se você move uma junta (ex: Junta 3) por um valor, apenas aquela junta se move.

Acoplamento de Eixos: Alguns Robôs

Vamos ver um robô que tem acoplamento de eixos: o Comau Smart5 NJ-165-3.0

A Comau produz vários robôs com acoplamento de eixos. Este é um modelo de robô 6 GDL com acoplamento. Todos os robôs de paletização da Comau também têm este recurso.

O seguinte é verdade para este robô:

• Os motores das Juntas 2 e 3 estão ambos localizados na base do robô.
• A Junta 3 é movida por um mecanismo de ligação paralela que fisicamente liga as duas juntas.
• Quando a Junta 2 é movida, a Junta 3 também se move, e vice-versa.

Isso afeta ligeiramente o controle e programação desses robôs. Geralmente, você programa um robô 6 GDL enviando 6 valores, cada um correspondendo à posição desejada das 6 juntas. Com acoplamento de eixos, isso fica mais difícil porque duas juntas do robô são dependentes.

O Grande Benefício do Acoplamento de Eixos: Alta Carga Útil

Se acoplamento de eixos é problemático, por que usá-lo?

Existe um grande benefício de usar robôs com acoplamento de eixos sobre robôs 6 GDL tradicionais em algumas situações: Alta carga útil.

Vamos tomar o Comau NJ-165 (acoplado) e NJ-16 (6 GDL tradicional) como exemplos:

	Smart NJ-16-3.1	Smart 5 NJ-165-3.0
Tipo	6 GDL Tradicional	6 GDL com Acoplamento
Alcance	3,11 m	3,00 m
Repetibilidade	0,1 mm	0,1 mm
Carga Útil	16 kg	165 kg
Peso	680 kg	1240 kg

Como você vê, estes dois robôs são muito similares em alcance e repetibilidade. No entanto, na carga útil são muito diferentes.

O robô com acoplamento de eixos tem mais de 10x a capacidade de carga do robô 6 GDL tradicional!

Isso faz muito sentido. Grande parte da capacidade de carga de um robô vem dos motores nas Juntas 2 e 3. Geralmente, o motor na Junta 2 também tem que suportar o peso pesado do potente motor da Junta 3. Adicionando este motor à base do robô, permite à Comau tornar a estrutura maior e mais forte sem exigir motor excessivamente potente na Junta 2.

Que Tipos de Robôs Usam Acoplamento de Eixos?

Existem três principais tipos de robô que usam acoplamento de eixos:

• Robôs de paletização — Muitos robôs de paletização têm acoplamento de eixos porque permite maior carga útil.
• Robôs 6 GDL de alta carga — Os robôs de maior carga da Comau, Fanuc e ABB todos têm acoplamento de eixos para ajudar a levantar cargas maiores. Alguns (ex: KUKA IRB 8700-800/3.50 com 800 kg) até têm contrapeso na ligação paralela para contrabalancear cargas pesadas.
• Robôs finos — Alguns robôs finos usam acoplamento de eixos para compensar sua estrutura fina.

Como Saber se Seu Robô Tem Acoplamento de Eixos

Descobrir se seu robô usa acoplamento de eixos nem sempre é fácil... a menos que você use o RoboDK.

Para nosso conhecimento, o RoboDK é o único software agnóstico de marca que contabiliza acoplamento de eixos com precisão.

Você pode ver se seu robô tem acoplamento de eixos no RoboDK de 2 formas:

1. Mova a Junta 2 ou 3 no painel do robô e veja se a outra junta se move.
2. Clique duas vezes no valor de limite de junta da Junta 2 ou 3 para abrir a janela de mapeamento de acoplamento (interação do Eixo 2 vs Eixo 3).

Em alguns robôs, é fácil ver que tem acoplamento porque você vê a ligação paralela indo da base até a Junta 3. Também não há motor na Junta 3, está na base.

Alguns robôs também têm acoplamento de caixa de engrenagens entre Juntas 5 e 6.

Dicas Específicas por Marca

De nossa experiência com robôs, aqui alguns apontadores sobre 3 marcas:

• FANUC usa acoplamento de eixos em todos os modelos, mesmo aqueles sem ligação física onde o acoplamento é aplicado no software.
• ABB também fornece mapeamento detalhado em alguns robôs com acoplamento de eixos.
• Comau fornece mapeamento detalhado de seu acoplamento de eixos em todas as fichas técnicas. Por exemplo, veja os limites de mapeamento de juntas (eixos 2 e 3) para várias posições do robô nesta ficha. Alguns robôs também têm "zona morta" onde uma junta fica restrita devido ao acoplamento. O espaço de trabalho descrito permite modelar e exibir as interações com precisão como gráfico Junta 2 vs Junta 3.

Então, abra seu modelo de robô no RoboDK e teste para descobrir se tem acoplamento de eixos.

Se sim, saiba que o RoboDK cuidará de tudo para você e o acoplamento não atrapalhará sua programação!