Fundamentos de Automação: Guia para Iniciantes em Integração Robótica

Robôs estão ganhando ampla aceitação e popularidade por suas capacidades de manuseio de material no carregamento e descarregamento de peças dentro e fora de máquinas-ferramenta e outros equipamentos de manufatura. Quando uma oficina decide mergulhar e implementar esta tecnologia, enfrenta algumas perguntas importantes. Aqui examinaremos muitos dos detalhes básicos, como onde comprar automação de braço articulado e o que saber antes de começar a busca por tal equipamento.

Robôs

No coração do sistema de carregamento está o robô, e muitas marcas, estilos e escolhas diferentes podem ser consideradas. Em sua maior parte, este artigo lidará com robôs de braço articulado que se tornaram tão populares em cenários de carregamento de máquinas. Quando uma oficina procura comprar tal equipamento, precisa ter certeza de que pode lidar com o trabalho como esperado e considerar a organização por trás do robô. Não é segredo que robôs são parte integrante de nossas indústrias automotivas, que fornecem um ótimo exemplo de altos níveis de suporte requerido. Uma oficina deve considerar marcas de robôs que podem fornecer este tipo de suporte após a compra.

Diferentes robôs são projetados para diferentes tipos de ambientes. Para empresas de manufatura, é importante selecionar um robô de grau industrial projetado para funcionar no ambiente coberto de cavacos, gotejamento de refrigerante que é normal em nosso mundo de carregamento de máquinas-ferramenta, e não algo projetado para funcionar em laboratório ou planta de processamento de alimentos.

Robôs são dimensionados por alcance e carga útil. O alcance do robô requerido é provavelmente melhor determinado pela equipe projetando a célula. É uma função do tamanho da célula em combinação com onde as peças de entrada vêm, onde as peças acabadas vão ser colocadas e o acesso disponível à máquina sendo carregada e descarregada.

Carga útil é a quantidade de peso que o robô pode pegar, mas este número pode ser um pouco enganoso. Além do peso da peça em si, carga útil é a quantidade que um robô pode levantar, incluindo todas as ferramentas, garras, placas de adaptação, extensões e assim por diante que são montadas no robô para agarrar as peças. Adicionalmente, este peso é declarado a partir de um ponto específico na frente do robô. Quanto mais longe deste ponto que o peso está localizado, menos peso o robô pode lidar. Como uma boa regra prática, para a maioria das aplicações padrão de carregar/descarregar, apenas cerca de metade da carga útil deve ser atribuída às peças. Para uma verificação mais definitiva sobre isso, a maioria das empresas de robôs tem software de verificação de carga útil para garantir que a carga útil está dentro da especificação do robô.

Ferramentas de Extremidade de Braço

Ferramentas de extremidade de braço (EOAT) são ferramentas montadas na extremidade do robô para auxiliar na realização das tarefas necessárias, como movimento de peças. Embora vários tipos de ferramentas, como ventosas e ímãs, estejam disponíveis para pegar peças, o estilo mais comum no chão de fábrica usa garras pneumáticas. Como com o próprio robô, garras de qualidade apropriadas para o ambiente de trabalho são importantes.

A aplicação ditará o tamanho e quantidade de garras e mandíbulas necessários. Garras estão disponíveis em muitas configurações e podem ter duas, três ou quatro mandíbulas. Garras de duas mandíbulas, fechamento paralelo, são as garras preferidas para qualquer coisa quadrada, retangular ou facilmente pega entre dois dedos. Garras de três mandíbulas se adequam a pegar peças redondas e hexagonais, assim como um grampo de três mandíbulas é tão prevalente em um torno. No entanto, para peças redondas e hexagonais em um arranjo repetível, como uma bandeja configurada com colunas e fileiras de peças, garras de quatro mandíbulas frequentemente são mais manejáveis.

Sistema de Entrada/Saída

Entrada/saída é o termo dado ao método para trazer peças de entrada para o robô ou célula e mover peças acabadas para longe. O sistema de entrada armazena um número de peças em fila e traz aquelas peças de entrada para um local repetível para o robô em preparação para serem carregadas na máquina. O sistema de saída traz as peças acabadas para longe do robô e para o operador e também armazenará um número limitado de peças acabadas.

Configurar um sistema de automação requer muitas decisões, mas uma das mais importantes é o sistema de entrada/saída. Este sistema será o ponto onde o operador interage com o sistema de automação mais, então garantir que suporte o que é necessário é importante. Por exemplo, ter o operador colocar peças em uma orientação específica em uma gaveta é uma boa solução para volumes menores, mas será intensivo em mão de obra ao fazer muitas das mesmas peças, especialmente se o tempo de ciclo for curto. Os sistemas de entrada e saída podem ser separados (por exemplo, um sistema de entrada vibratório a granel e uma chute de saída) ou combinados (por exemplo, uma gaveta, onde o operador coloca as peças de entrada, e o robô pega a peça bruta e coloca as peças acabadas de volta). As respostas às perguntas na barra lateral deste artigo ajudam a identificar melhor qual configuração funcionará melhor.

Gavetas normalmente são anexadas ao lado da proteção da célula de automação e permitem ao operador uma interface conveniente com o sistema de automação. Gavetas têm capacidade limitada, então um método popular é ter várias gavetas em uma configuração de empilhamento similar às de uma cômoda. O robô puxará a gaveta específica que requer. Quando terminar com a gaveta, o robô empurrará aquela gaveta de volta para a cômoda e puxará a próxima gaveta para continuar o processo. Normalmente, haverá um inserto na gaveta com uma série de bolsos em fileiras e colunas para permitir posicionamento preciso e repetível de peças para que o robô saiba onde a peça está para pegar.

Transportadores também fornecem um método flexível (e popular) de trazer peças para dentro e para fora de uma célula de automação. O transportador pode usar guias de pista ajustáveis e trazer fileiras de peças para posições repetíveis para o robô pegar, ou pode ser configurado em uma configuração de mover múltiplos paletes de peças para dentro e para fora da célula ao lidar com grande volume de peças. Transportadores são flexíveis e normalmente competitivos em preço, mas quando necessários para grandes volumes de peças, seus requisitos de comprimento podem criar problemas de espaço em uma oficina lotada.

Uma chute é um bom e barato método de saída. O robô simplesmente solta uma peça em uma chute inclinada para usar a gravidade para levá-la a uma caixa. Nem todas as peças podem usar uma chute, pois dano à peça é algo a considerar com este método.

Entrada vibratória a granel (alimentador de tigela ou similar) é um ótimo método para lidar com grandes volumes de peças. Quase nenhum trabalho de operador é requerido, limitado a simplesmente despejar um balde grande de peças na tigela. Estes alimentadores a granel não são conhecidos por sua flexibilidade e geralmente são projetados para lidar apenas com algumas peças semelhantes.

Fixação de Peça

Como com qualquer trabalho não-automação, como a peça precisa ser segurada para a operação de usinagem é importante, mas quando usando automação, a fixação da máquina deve agora ser automática. Adicionalmente, como o robô estará segurando a peça durante carregamento e descarregamento é de igual preocupação para que a fixação da máquina e as garras no robô possam trabalhar juntas. Por exemplo, mandíbulas de torno frequentemente podem ser aliviadas ou ligeiramente modificadas para acomodar os dedos da garra do robô que estão segurando a peça.

A maioria dos tornos já tem um sistema de acionamento hidráulico como padrão, mas fixação e controle de fixação normalmente não são parte do pacote padrão de uma fresadora. As opções de fixação em uma fresadora fornecem vantagens similares, seja automática ou não; tornos, grampas e mandris expansíveis são todas ótimas escolhas, dependendo dos requisitos das peças. A maior consideração relaciona-se a como o controle de fixação automática será controlado (hidraulicamente ou pneumaticamente).

Um sistema hidráulico é mais caro para adicionar a uma máquina, mas gerará mais força e tende a ser um bom método de controle de fixação de propósito geral. Um sistema pneumático permitirá que a força de fixação seja ajustada discretamente para acomodar peças delicadas, mas não gerará tanta potência (e, por sua vez, força de fixação) quanto hidráulica.

Onde Comprar

Existem várias avenidas diferentes a considerar ao comprar automação. Automação de braço articulado é normalmente construída por um integrador que se especializa em trabalhar com robôs. Robôs podem ser usados de muitas maneiras diferentes, então é importante ter certeza de que o integrador é conhecedor em colocar robôs em máquinas. Ao colocar robótica em um novo equipamento, algumas empresas de máquinas-ferramenta têm seu próprio grupo de integração que lidará com a integração, e algumas usam um integrador externo para quem direcionarão a maior parte de seu trabalho de integração. Se a automação for adicionada a um equipamento existente na oficina, o fornecedor original da máquina pode ajudar. Se não, integradores independentes podem facilmente intervir para lidar com a instalação.

Independentemente de quem configurará o sistema, é importante ter clareza sobre quem será responsável pelo quê. Quando todo o equipamento é comprado de um único fornecedor, é claramente responsabilidade daquela empresa garantir que todas as diferentes peças de equipamento estão funcionando corretamente juntas. No entanto, se a máquina-ferramenta é fornecida por uma empresa e o robô de outra, as linhas de responsabilidade podem facilmente ficar turvas. As perguntas difíceis sobre responsabilidade precisam ser feitas antecipadamente a cada um dos fornecedores envolvidos.

Para mais informações sobre robôs e automação da Methods Machine Tools Inc., ligue 978-443-5388 ou visite methodsmachine.com.

Detalhando os Requisitos

Um olhar atento a estas considerações irá longe na configuração de um sistema de automação que fornece movimento de peça eficiente e eficaz. As respostas a estas perguntas serão importantes para a equipe projetando a célula:

• Quais são os pesos máximo e mínimo das peças que rodarão na célula?
• Qual é a condição das peças quando chegam à célula (forma, slug, barra cortada, fundição, forjamento, pré-usinada, tamanho, arestas afiadas/rebarbas, coberta de cavacos/refrigerante/óleo)?
• O processo de usinagem será operação única ou múltiplas operações requerendo retrabalho?
• Quantas peças e por quanto tempo a fila de entrada precisa suprir?
• A célula rodará lights-out ou um operador estará disponível para supervisionar o processo?
• Que tipo de inspeção em-processo será incluída?
• Quanto espaço no chão está disponível para a célula de automação?
• A capacidade desta máquina será ocupada com a automação ou será usada sem a automação por alguma porcentagem do tempo?