AUTOMAÇÃO E CONTROLE
PROJETO DE AUTOMAÇÃO:
LINHA DE PRENSAS EXCÊNTRICAS
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Prof. Dr. RODRIGO JULIANO
Graduandos:
ANTONIO MARCOS LINO DOS SANTOS - RA3800591
ISAC NEGREIROS DOS SANTOS JUNIOR - RA38...
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SUMARIO
LISTA DE ABREVIATURAS E, SIGLAS E SIMBOLOS.........................................4
LISTA DE FLUXOGRAMAS E GRÁF...
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LISTA DE ABREVIATURAS E, SIGLAS E SIMBOLOS
EPC – Equipamento de proteção coletiva.
EPI – Equipamento de proteção individ...
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LISTA DE FLUXOGRAMAS E GRÁFICOS
Fluxograma 1- Rotina de funcionamento robô 1.
Fluxograma 2 – Rotina de funcionamento rob...
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Prensa n° 1 a primeira da linha de montagem. (Fonte próprios autores).
Figura 1.2 – Prensa n...
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Figura 3.15 – Vista interna do painel de controle do robô.
Figura 7.1 – Lista de Materiais
Figura 7.2 – Lista 2 de mater...
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1 - INTRODUÇÃO.
Com as novas exigências de qualidade, flexibilidade e produtividade, impostas pelo
mercado, toma-se nece...
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1.1 – Justificativa.
É com base nesse contexto mundial que uma empresa montadora eletrodomésticos viu
a necessidade e a ...
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Figura 1.2 – Prensa n° 2 da linha. (Fonte próprios autores)
Na Figura 1.2 é possível ver o colaborador pronto para real...
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Na Figura 1.3 é possível observar as Prensas n° 2, n° 3 e a n° 3 ou seja existem quatro
prensas em uma linha de produçã...
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O projeto escolhido foi o de implementar três robôs da fabricante ABB entre 2 novas
prensas, onde o primeiro robô ficou...
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Figura 1.5 - Robô 2 entre as prensas 1 e 2. (Fonte próprios autores)
Figura 1.6 - Robô 3 retira peças e as deposita em ...
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Mesmo se tratando de maquinas realizando serviços de produção, toda a montagem
deste projeto seguiu as normas brasileir...
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movimento rotativo é transformado em linear através de um sistema de bielas, manivelas
ou fusos).
Há uma grande diversi...
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especializados, através de movimentos variáveis programados para a realização de
tarefas diversas".
Com respeito a sua ...
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Figura 2.2.1 – Eixos de um robô
2.2.2 - Tipos de Robôs
Os robôs são classificados de acordo com o número de eixos, tipo...
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B - Robô de Coordenadas Cartesianas
O robô de coordenadas cartesianas, ou robô cartesiano como pode ser viso na Figura
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Figura 2.2.3 - Eixos de um robô de coordenadas cilíndricas (RPP).
D - Robô de Coordenadas Polares (Esféricas).
O robô d...
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Figura 2.2.4 - Eixos de um robô de coordenadas polares ou esféricas (RRP).
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Figura 2.2.5 - Eixos de um robô de coordenadas de revolução ou articulado (RRR).
F - Robô SCARA.
O robô SCARA é uma con...
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2.3 – Sistemas de segurança
2.3.1 - NR - 12 Segurança no trabalho em máquinas e equipamentos.
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2.3.2 - Arranjo físico e instalações.
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As máquinas estacionárias devem possuir medidas preventivas quanto à sua
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Os quadros de energia das máquinas e equipamentos devem atender aos seguintes
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2, 3 e 4), que devem ser usadas como pontos de referência. Não é objetivo a utilização
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utilização incorreta previsível; na ocorrência de defeitos; quando erros humanos
previsíveis forem cometidos durante a ...
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Figura 2.3.2 – Imagem de um scanner de área 3D (foto dos próprios autores).
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Figura 2.3.4 – Enclausuramento de maquinas e travas de segurança.
3 – DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA
3.1 - Operações de t...
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transportar atendendo, entre outros fatores, à forma, peso e material do ou dos referidos
componentes.
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3.2 – Programação
Para que os robôs possam realizar sua missão, é necessário programá-los. O robô pode
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Fluxograma 1- Rotina de funcionamento robô 1.
Celula 2
Trata-se do segundo robo envolvido no processo, este robô esta p...
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Célula 3.
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Fluxograma 3 – Rotina de funcionamento robô 3.
O layout das três células foi projetado de forma que os robôs possam tra...
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3.2 - Garras e Ferramentas
Os robôs são projetados para atuar sobre seu ambiente, mas para isto devem ir dotado
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Figura 3.2 – É possível ver alguns tipos de garras e ferramentas para robôs.
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Figura 3.3 – esquema de funcionamento pneumático do robô 1.
O funcionamento pneumático dos robôs 2 e 3 assemelham-se ao...
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Figura 3.5 – Esquema pneumático robô 3.
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Figura 3.6 – Esquema pneumático da mesa centralizador localizada na célula 1.
3.3 - Precisão e Repetitividade.
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Figura 3.7 – Ilustra um sistema de repetitividade e precisão de um robô.
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Figura 3.8 – Layout da célula 1.
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Figura 3.9 – Layout célula 2.
E com a Figura 3.10 é possível ver o layout da célula 3 que é a responsável por retirar a...
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Figura 3.10 – Layout da célula 3.
E na Figura 3.11 é possível ver as 3 células juntas formando todo o layout de automaç...
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3.4 – Controle do processo.
A elaboração deste sistema de automação contou com a integração de diversas áreas de
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Figura 3.13 – CPU de controle do robô e seus periféricos.
Figura 3.14 – Periféricos instalados para acionamentos extern...
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Figura 3.15 – Vista interna do painel de controle do robô.
Para o controle e acionamento dos dispositivos externos, com...
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3.5 - Manutenções periódicas
INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO PERIÓDICA
A inspeção e a manutenção apropriadas ajudam a garantir a ...
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4 – DISCUSÃO DOS RESULTADOS.
Com a aplicação de robôs na linha de corte e dobra foi possível eliminar alguns tipos de
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Gráfico 1 – Comparativo de produção entre as duas linhas de produção automática e manual.
Desta forma fica evidente que...
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que 5% ao ano. Um robô de soldagem utilizado na indústria automobilística que em
1994 custava US$ 200.000,00 custa atua...
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6 - BIBLIOGRAFIA.
- ARAÚJO, Adriene Pereira de. Revolução Industrial. Julio Battisti, Santa Cruz do Sul,
jun. 2006. Seç...
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7 – ANEXOS
ANEXO A
Neste anexo o possível ver a lista de materiais utilizados nesta automação.
Figura 7.1 – Lista de Ma...
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Figura 7.3 – Lista 3 de materiais.
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Com as novas exigências de qualidade, flexibilidade e produtividade, impostas pelo
mercado, toma-se necessário a utilização de máquinas automatizadas por parte das
indústrias que desejam ser competitivas. Toda indústria, almeja cada vez mais por
velocidade, controle dos processos, redução de custo, aumento de qualidade, entre
outros. Essa modificação na visão industrial teve início com a Revolução Industrial no
século XVIII (ARAÚJO, 2006). Dois séculos depois, Henry Ford mudou o mundo com
a produção em série nos Estados Unidos. Isso demonstra que a automação vem
aumentando a cada dia. Por meio da automação, a indústria reduz o custo com
empregados, aumenta a velocidade dos procedimentos, aumenta a segurança dos
operadores, melhora a qualidade dos produtos e torna o sistema eficaz e eficiente. O
sistema fica mais independente das variações da mão de obra, aperfeiçoando sua
capacidade.
Os benefícios teóricos de utilizar robôs em uma indústria são numerosos e vão desde o
aumento da produtividade, a melhoria e a consistência na qualidade final do produto (a
qual também minimiza a necessidade de operações adicionais), a menor demanda de
contratação de mão de obra especializada, que é difícil de encontrar, a confiabilidade no
processo, a facilidade na programação e uso dos robôs, a operação em ambientes difíceis
e perigosos ou em tarefas desagradáveis e repetitivas para o ser humano e, finalmente,
a capacidade de trabalho sem descanso por longos períodos.
Entretanto, na prática, a aplicação de robôs na indústria requer uma solução confiável e
robusta que desempenhe de forma consistente as funções predeterminadas. Ou seja, ao
existir um problema a resolver, este deveria ser resolvido com um êxito próximo a
100%, em 100% do tempo, de tal forma que se tenha a confiança que o sistema
robotizado realiza o trabalho para o qual foi designado. Qualquer porcentagem de êxito
menor que esta, frequentemente não é aceita.

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  1. 1. AUTOMAÇÃO E CONTROLE PROJETO DE AUTOMAÇÃO: LINHA DE PRENSAS EXCÊNTRICAS
  2. 2. 2 Prof. Dr. RODRIGO JULIANO Graduandos: ANTONIO MARCOS LINO DOS SANTOS - RA3800591 ISAC NEGREIROS DOS SANTOS JUNIOR - RA3800608 JOÃO PAULO FERREIRA - RA 3800605 GERSON ROBERTO DA SILVA - RA 3800701 TIAGO VALERIO FRANCO - RA 3800576
  3. 3. 3 SUMARIO LISTA DE ABREVIATURAS E, SIGLAS E SIMBOLOS.........................................4 LISTA DE FLUXOGRAMAS E GRÁFICOS.............................................................5 LISTA DE FIGURAS....................................................................................................6 1. INTRODUÇÃO..........................................................................................................8 1.1 – Justificativa.................................................................................................9 1.2 – Necessidade vs. Solução............................................................................11 2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA...............................................................................14 2.1 – Prensas Hidraulicas..................................................................................14 2.2 – Robôs com 6 eixos.....................................................................................15 2.2.1 - Eixos de um Robô........................................................................16 2.2.2 - Tipos de Robôs.............................................................................17 2.3 – Sistemas de segurança..............................................................................22 2.3.1 - Segurança no trabalho em máquinas e equipamentos..............22 2.3.2 - Arranjo físico e instalações.........................................................23 2.3.3 - Instalações e dispositivos elétricos..............................................24 2.3.4 - NBR-14153 - A segurança de máquinas.....................................25 3. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA................................................................29 3.1 - Operações de transporte de materiais.....................................................29 3.2 – Programação.............................................................................................31 3.2 - Garras e Ferramentas...............................................................................36 3.3 - Precisão e Repetitividade..........................................................................39 3.4 – Controle do processo................................................................................44 3.5 - Manutenções periódicas...........................................................................47 4. DICUSSÃO DOS RESULTADOS..........................................................................48 5. CONCLUSÃO..........................................................................................................49 5.1 - Perspectivas Futuras............................................................................................49 5.2 - Formação de Profissionais no Brasil...................................................................50 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS...................................................................51 ANEXO A.....................................................................................................................52
  4. 4. 4 LISTA DE ABREVIATURAS E, SIGLAS E SIMBOLOS EPC – Equipamento de proteção coletiva. EPI – Equipamento de proteção individual. NR - 10 – Norma regulamentadora 10. NR - 12 – Norma regulamentadora 12. NBR 5410 – Manual técnico em instalações de baixa tensão. NBR 14153- Segurança com maquinas
  5. 5. 5 LISTA DE FLUXOGRAMAS E GRÁFICOS Fluxograma 1- Rotina de funcionamento robô 1. Fluxograma 2 – Rotina de funcionamento robô 2. Fluxograma 3 – Rotina de funcionamento robô 3. Gráfico 1 – Comparativo de produção entre as duas linhas de produção automática e manual
  6. 6. 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Prensa n° 1 a primeira da linha de montagem. (Fonte próprios autores). Figura 1.2 – Prensa n° 2 da linha. (Fonte próprios autores). Figura 1.3 – É possível observar as demais prensas que compões a linha de produção. (Fonte próprios autores). Figura 1.4 – Imagem do robô número 1 e a mesa de centralização (Foto dos próprios autores). Figura 1.5 - Robô 2 entre as prensas 1 e 2. (Fonte próprios autores). Figura 1.6 - Robô 3 retira peças e as deposita em 2 esteiras. (Fonte próprios autores). Figura 2.1 – Partes que compõe uma prensa excêntrica. Figura 2.2.1 – Eixos de um robô Figura 2.2.2 - Eixos de um robô cartesiano (Prismático-Prismático-Prismático, PPP). Figura 2.2.3 - Eixos de um robô de coordenadas cilíndricas (RPP). Figura 2.2.4 - Eixos de um robô de coordenadas polares ou esféricas (RRP). Figura 2.2.5 - Eixos de um robô de coordenadas de revolução ou articulado (RRR). Figura 2.2.6 – Robô scara. Figura 2.3.1 – Comando de acionamento bi manual. Figura 2.3.2 – Imagem de um scanner de área 3D (foto dos próprios autores). Figura 2.3.3 – Ilustração do funcionamento de uma barreira de proteção ótica Figura 2.3.4 – Enclausuramento de maquinas e travas de segurança. Figura 3.1 – Foto controlador manual do robô da fabricante ABB. (Foto dos próprios autores). Figura 3.2 – É possível ver alguns tipos de garras e ferramentas para robôs. Figura 3.3 – esquema de funcionamento pneumático do robô 1. Figura 3.4 – Esquema pneumático do robô 2. Figura 3.5 – Esquema pneumático robô 3. Figura 3.6 – Esquema pneumático da mesa centralizador localizada na célula 1. Figura 3.7 – Ilustra um sistema de repetitividade e precisão de um robô. Figura 3.8 – Layout da célula 1. Figura 3.9 – Layout célula 2. Figura 3.10 – Layout da célula 3. Figura 3.11 – Layout das 3 células juntas. Figura 3.12 – Vista de um painel de controle de robôs, fabricante ABB. Figura 3.13 – CPU de controle do robô e seus periféricos Figura 3.14 – Periféricos instalados para acionamentos externos e segurança
  7. 7. 7 Figura 3.15 – Vista interna do painel de controle do robô. Figura 7.1 – Lista de Materiais Figura 7.2 – Lista 2 de materiais. Figura 7.3 – Lista 3 de materiais.
  8. 8. 8 1 - INTRODUÇÃO. Com as novas exigências de qualidade, flexibilidade e produtividade, impostas pelo mercado, toma-se necessário a utilização de máquinas automatizadas por parte das indústrias que desejam ser competitivas. Toda indústria, almeja cada vez mais por velocidade, controle dos processos, redução de custo, aumento de qualidade, entre outros. Essa modificação na visão industrial teve início com a Revolução Industrial no século XVIII (ARAÚJO, 2006). Dois séculos depois, Henry Ford mudou o mundo com a produção em série nos Estados Unidos. Isso demonstra que a automação vem aumentando a cada dia. Por meio da automação, a indústria reduz o custo com empregados, aumenta a velocidade dos procedimentos, aumenta a segurança dos operadores, melhora a qualidade dos produtos e torna o sistema eficaz e eficiente. O sistema fica mais independente das variações da mão de obra, aperfeiçoando sua capacidade. Os benefícios teóricos de utilizar robôs em uma indústria são numerosos e vão desde o aumento da produtividade, a melhoria e a consistência na qualidade final do produto (a qual também minimiza a necessidade de operações adicionais), a menor demanda de contratação de mão de obra especializada, que é difícil de encontrar, a confiabilidade no processo, a facilidade na programação e uso dos robôs, a operação em ambientes difíceis e perigosos ou em tarefas desagradáveis e repetitivas para o ser humano e, finalmente, a capacidade de trabalho sem descanso por longos períodos. Entretanto, na prática, a aplicação de robôs na indústria requer uma solução confiável e robusta que desempenhe de forma consistente as funções predeterminadas. Ou seja, ao existir um problema a resolver, este deveria ser resolvido com um êxito próximo a 100%, em 100% do tempo, de tal forma que se tenha a confiança que o sistema robotizado realiza o trabalho para o qual foi designado. Qualquer porcentagem de êxito menor que esta, frequentemente não é aceita.
  9. 9. 9 1.1 – Justificativa. É com base nesse contexto mundial que uma empresa montadora eletrodomésticos viu a necessidade e a oportunidade de se automatizar uma linha de prensas excêntricas que juntas formam uma linha de produção onde o produto final é conformação de chapas de metal que formam o gabinete de uma lavadora de roupas da linha branca. O processo era feito de forma manual, onde as prensas eram dispostas em linha de forma que de uma lado entramos com a chapa “crua” e no final temos uma estrutura pronta para formar um gabinete de lavadora de roupas. Nas Figuras 1.1; 1.2; e 1.3 é possível ver o processo de produção manual, trata-se de um sistema onde em cada prensa efetua uma parte do processo, existem em média dois operadores em cada lado da prensa que correspondem a colocação e a retirada da peça para próxima etapa do processo e cada prensa realiza um tipo trabalho seja furando ou conformando a peça. Figura 1.1 Prensa n° 1 a primeira da linha de montagem. (Fonte próprios autores) Na figura 1.1 é possível observar o operador no momento em que ele aguarda a abertura da Prensa n° 1 para retirar a peça e coloca-la sobre uma esteira que a leva até o próximo operador que a coloca na Prensa n° 2.
  10. 10. 10 Figura 1.2 – Prensa n° 2 da linha. (Fonte próprios autores) Na Figura 1.2 é possível ver o colaborador pronto para realizar o procedimento de execução de ciclo da prensa com a peça já posicionada em seu devido local. Figura 1.3 – É possível observar as demais prensas que compões a linha de produção. (Fonte próprios autores)
  11. 11. 11 Na Figura 1.3 é possível observar as Prensas n° 2, n° 3 e a n° 3 ou seja existem quatro prensas em uma linha de produção com 10 colaboradores envolvidos no processo de produção. Outro importante fator é a segurança envolvidas nesse tipo de trabalho uma vez que estamos tratando com equipamentos de 250 a 400 toneladas de força de prensagem, torna-se imprescindível a adoção de sistemas de segurança que venham a garantir a integridade física de todos aqueles colaboradores envolvidos no processo de produção dessa maquinas. Para isso são adotadas e seguidas normas nacionais e internacionais que garantem a operação segura desses equipamentos, como a instalação de barreiras de proteção, sistemas redundantes, equipamentos de proteção coletiva (EPC) entre outros. Cabe lembrar que por se tratar do corte, dobra e furação de chapas de aço, sempre existe o risco de lesão corporais como cortes e arranhões, já com intuito de eliminar tais riscos todos os colaboradores devem trabalhar com equipamentos de proteção individuais (EPI) adequados para cada função. 1.2 - Necessidade vs. Solução Com base na necessidade de se tornar competitiva e na complexidade desta linha de produção, seja por fatores de segurança, velocidade de produção ou por custos operacionais. A empresa em questão decidiu buscar formas de readequar o modelo existente de produção, e a forma encontrada foi com a instalação de uma nova linha de prensas que seriam operadas via sistemas automatizados (Robôs), visando uma maior produção, a redução nos riscos de acidentes humanos, uma maior confiabilidade no processo (repetitividade) e a redução de custos operacionais. A ideia básica foi a de se elaborar um projeto de produção onde a atividade humana seria substituída pela mecânica, as maquinas seriam responsáveis por colocar e retirar as peças de uma prensa a outra, nas figuras a seguir é possível observar como ficou à disposição dos novos equipamentos em uma nova linha de produção que serviu de modelo para novos projetos do mesmo âmbito em toda linha fabril.
  12. 12. 12 O projeto escolhido foi o de implementar três robôs da fabricante ABB entre 2 novas prensas, onde o primeiro robô ficou responsável por colocar a chapa na primeira prensa, o segundo robô fica responsável por retirar da primeira prensa e coloca-la na segunda prensa e o terceiro robô fica responsável por retirar da prensa número 2 e deposita-la em uma esteira que leva esta peça pronta a próxima etapa da linha de produção. E possível ter uma visão na imagens que se seguem. Na Figura 1.4 abaixo é possível ver o robô número 1 que responsável pela retirada das chapas de aço de um ponto especifico, leva-la até uma mesa que garante o alinhamento correto da chapa e logo após deposita-la dentro da prensa para seguir no processo. A Figura 1.5 abaixo nos mostra o robô número 2 que é o responsável pela retirada de peças da prensa 1 e a colocação na prensa 2. E com a Figura 1.6 abaixo é possível observar o robô 3 que retira as peças da prensa 2 e deposita sobre a esteira que estiver vazia. Figura 1.4 – Imagem do robô número 1 e a mesa de centralização (Foto dos próprios autores).
  13. 13. 13 Figura 1.5 - Robô 2 entre as prensas 1 e 2. (Fonte próprios autores) Figura 1.6 - Robô 3 retira peças e as deposita em 2 esteiras. (Fonte próprios autores)
  14. 14. 14 Mesmo se tratando de maquinas realizando serviços de produção, toda a montagem deste projeto seguiu as normas brasileiras de segurança NR-12 e NR10 assim como NBR-5410, barreiras de proteção foram instaladas para evitar o acesso aos pontos de movimentação dos robôs, barreiras para evitar danos as prensas e ao robôs. Cabe lembrar que mesmo sendo instalados sistemas automáticos entre as prensas em caso de falhas ou de outras necessidades tais maquinas ainda sim podem ser operadas manualmente ou seja, as normas para proteção de colaboradores foram mantidas e em muitos dos casos aprimoradas com a instalação de sistemas ainda mais modernos de proteção. 2 – REVISÃO BIBLIOGRAFICA 2.1 – Prensas Hidráulicas. Inventado em 1795 por Joseph Bramah, a prensa hidráulica é também conhecida como a prensa Bramah. Ele usou seu conhecimento da mecânica dos fluidos e de movimento para desenvolver este dispositivo. Esta invenção aumentou significativamente o poder de compactação disponível, ampliando os grupos de produtos e opções disponíveis para outros inventores. Ao aplicar a hidráulica para uma prensa, uma classe inteira de máquinas foi inventada. Existe uma vasta gama de diferentes máquinas de prensa hidráulica, que variam a partir de pequenas unidades de mesa para amadores até máquinas enormes usadas para criar peças de metal. As prensas são máquinas ferramentas em que o material placa ou chapa é trabalhado sob operações de conformação ou corte e são utilizadas, principalmente, na metalurgia básica e na fabricação de produtos de metal, máquinas e equipamentos, máquinas de escritório e equipamentos de informática, móveis com predominância de metal, veículos automotores, reboques e carrocerias. Nesses processos existe sempre um martelo (punção) cujo movimento é proveniente de um sistema hidráulico (cilindro hidráulico) ou de um sistema mecânico (em que o
  15. 15. 15 movimento rotativo é transformado em linear através de um sistema de bielas, manivelas ou fusos). Há uma grande diversidade de prensas, que variam quanto ao tipo, modelo, tamanho e capacidade de aplicação de força ou velocidade. No mercado, encontramos prensas com capacidade de carga de poucos quilos até prensas de mais de 50.000 toneladas de força. No parque industrial brasileiro a maioria das prensas é do tipo excêntrica que é a mais perigosa. O acionamento das prensas pode ser feito por pedais, botoeiras simples, por comando bi manual ou por acionamento contínuo. Quais os elementos básicos em uma prensa? Figura 2.1 – Partes que compõe uma prensa excêntrica. 2.2 – Robôs com 6 eixos. Os robôs, de acordo com a Associação de Indústrias de Robôs dos Estados Unidos (Robot Industries Association - RIA), são "manipuladores reprogramáveis e multifuncionais, projetados para manipular materiais, peças, ferramentas ou dispositivos
  16. 16. 16 especializados, através de movimentos variáveis programados para a realização de tarefas diversas". Com respeito a sua estrutura, um robô é um sistema mecânico, de geometria variada, formada por corpos rígidos, articulados entre si, destinado a sustentar e posicionar/orientar o órgão terminal, que dotado de garra mecânica ou ferramenta especializada, fica em contato direto com o processo. A mobilidade do manipulador é o resultado de uma série de movimentos elementares, independentes entre si, denominados graus de liberdade do robô (AMADA 1995). 2.2.1 - Eixos de um Robô O braço manipulador de um robô é capaz de se mover para várias posições porque possui uniões ou juntas, também denominadas eixos, que permitem ao manipulador executar tarefas diversas. O movimento da junta de um robô pode ser linear ou rotacional. O número de juntas de um robô determina seus graus de liberdade; a maioria dos robôs possui de 3 a 6 eixos. Estes eixos podem ser divididos em duas classes: eixo do corpo e eixo da extremidade do robô. Os eixos da base do corpo do robô permitem mover seu órgão terminal para uma determinada posição no espaço. Estes eixos são denominados cintura, ombro e cotovelo (waist, shoulder e elbow). Os eixos da extremidade do robô permitem orientar seu órgão terminal e são denominados roll, pitch e yaw Figura 2.2.1. Um robô com 6 eixos, sendo 3 para o posicionamento e três para a orientação, é compatível com qualquer tarefa que seja realizada dentro de seu volume de trabalho; com menos de 6 graus de liberdade não se alcançam todos os pontos de um ambiente de trabalho. Um robô com mais de 6 eixos é denominado robô redundante, ou seja, tem mais graus de liberdade do que o mínimo requerido para a execução da tarefa.
  17. 17. 17 Figura 2.2.1 – Eixos de um robô 2.2.2 - Tipos de Robôs Os robôs são classificados de acordo com o número de eixos, tipo de controle, tipo de acionamento, e geometria, tais características são descritas abaixo: A - Geometria do Robô Os eixos do corpo de um robô podem ser encontrados em várias combinações de configurações rotacionais e lineares, dependendo da aplicação. Estas combinações são denominadas geometria do robô. Existem cinco classes principais de robôs manipuladores, segundo o tipo de juntas (de rotação ou de revolução -R-, ou de translação ou prismáticas -P-), o que permite diferentes possibilidades de posicionamento no volume de trabalho. As cinco classes ou geometrias principais de um robô são: cartesiana, cilíndrica, polar (ou esférica), de revolução (ou articulada) e SCARA (Selective Compliant Articulated Robot for Assembly). Estes estiOs são também denominados sistemas geométricos coordenados, posto que descrevem o tipo de movimento que o robô executa.
  18. 18. 18 B - Robô de Coordenadas Cartesianas O robô de coordenadas cartesianas, ou robô cartesiano como pode ser viso na Figura 2.2.2 pode se mover em linhas retas, em deslocamentos horizontais e verticais. As coordenadas cartesianas especificam um ponto do espaço em função de sus coordenadas X, e y Z. Figura 2.2.2 - Eixos de um robô cartesiano (Prismático-Prismático-Prismático, PPP). C - Robô de Coordenadas Cilíndricas. O robô de coordenadas cilíndricas combina movimentos lineares com movimentos rotacionais. Normalmente, este tipo de robô possui um movimento rotacional na cintura (waist) e dos movimentos lineares como pode ser visto na Figura 2.2.3; os movimentos destes eixos descrevem um cilindro.
  19. 19. 19 Figura 2.2.3 - Eixos de um robô de coordenadas cilíndricas (RPP). D - Robô de Coordenadas Polares (Esféricas). O robô de coordenadas polares ou esféricas possui dois movimentos que são rotacionais na cintura e ombro (waist e shoulder) e um terceiro movimento que é linear. Estes três eixos descrevem uma esfera (Figura 2.2.4). E - Robô de Coordenadas de Revolução (Articulado). O robô de coordenadas de revolução (ou articulado) possui juntas e movimentos que se assemelham aos de um braço humano (Figura 2.2.5). O robô PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly) é um dos projetos mais populares de robôs articulados e foi projetado inicialmente para cumprir com os requerimentos da indústria automobilística.
  20. 20. 20 Figura 2.2.4 - Eixos de um robô de coordenadas polares ou esféricas (RRP).
  21. 21. 21 Figura 2.2.5 - Eixos de um robô de coordenadas de revolução ou articulado (RRR). F - Robô SCARA. O robô SCARA é uma configuração recente utilizada para tarefas de montagem, como seu nome sugere. Embora tal configuração possua os mesmos tipos de juntas que uma configuração esférica (Rotacional-Rotacional-Prismática, RRP), ela se diferencia da esférica tanto pela sua aparência quanto pela sua faixa de aplicação. A figura 2.2.6 ilustra a estrutura de um robô SCARA. Figura 2.2.6 – Robô scara.
  22. 22. 22 2.3 – Sistemas de segurança 2.3.1 - NR - 12 Segurança no trabalho em máquinas e equipamentos. Esta Norma Regulamentadora e seus anexos definem referências técnicas, princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos, e ainda à sua fabricação, importação, comercialização, exposição e cessão a qualquer título, em todas as atividades econômicas, sem prejuízo da observância do disposto nas demais Normas Regulamentadoras - NR aprovadas pela Portaria n.º 3.214, de 8 de junho de 1978, nas normas técnicas oficiais e, na ausência ou omissão destas, nas normas internacionais aplicáveis. Entende-se como fase de utilização a construção, transporte, montagem, instalação, ajuste, operação, limpeza, manutenção, inspeção, desativação e desmonte da máquina ou equipamento. As disposições desta Norma referem-se a máquinas e equipamentos novos e usados, exceto nos itens em que houver menção específica quanto à sua aplicabilidade. O empregador deve adotar medidas de proteção para o trabalho em máquinas e equipamentos, capazes de garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores, e medidas apropriadas sempre que houver pessoas com deficiência envolvidas direta ou indiretamente no trabalho. São consideradas medidas de proteção, a ser adotadas nessa ordem de prioridade: a) medidas de proteção coletiva; b) medidas administrativas ou de organização do trabalho; e c) medidas de proteção individual. A concepção de máquinas deve atender ao princípio da falha segura.
  23. 23. 23 2.3.2 - Arranjo físico e instalações. Nos locais de instalação de máquinas e equipamentos, as áreas de circulação devem ser devidamente demarcadas e em conformidade com as normas técnicas oficiais. As vias principais de circulação nos locais de trabalho e as que conduzem às saídas devem ter, no mínimo, 1,20 m (um metro e vinte centímetros) de largura. As áreas de circulação devem ser mantidas permanentemente desobstruídas. Os materiais em utilização no processo produtivo devem ser alocados em áreas especificas de armazenamento, devidamente demarcadas com faixas na cor indicada pelas normas técnicas oficiais ou sinalizadas quando se tratar de áreas externas. Os espaços ao redor das máquinas e equipamentos devem ser adequados ao seu tipo e ao tipo de operação, de forma a prevenir a ocorrência de acidentes e doenças relacionados ao trabalho. A distância mínima entre máquinas, em conformidade com suas características e aplicações, deve garantir a segurança dos trabalhadores durante sua operação, manutenção, ajuste, limpeza e inspeção, e permitir a movimentação dos segmentos corporais, em face da natureza da tarefa. As áreas de circulação e armazenamento de materiais e os espaços em torno de máquinas devem ser projetados, dimensionados e mantidos de forma que os trabalhadores e os transportadores de materiais, mecanizados e manuais, movimentem- se com segurança. Os pisos dos locais de trabalho onde se instalam máquinas e equipamentos e das áreas de circulação devem: a) ser mantidos limpos e livres de objetos, ferramentas e quaisquer materiais que ofereçam riscos de acidentes; b) ter características de modo a prevenir riscos provenientes de graxas, óleos e outras substâncias e materiais que os tornem escorregadios; e c) ser nivelados e resistentes às cargas a que estão sujeitos. As ferramentas utilizadas no processo produtivo devem ser organizadas e armazenadas ou dispostas em locais específicos para essa finalidade.
  24. 24. 24 As máquinas estacionárias devem possuir medidas preventivas quanto à sua estabilidade, de modo que não basculem e não se desloquem intempestivamente por vibrações, choques, forças externas previsíveis, forças dinâmicas internas ou qualquer outro motivo acidental. 2.3.3 - Instalações e dispositivos elétricos. As instalações elétricas das máquinas e equipamentos devem ser projetadas e mantidas de modo a prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico, incêndio, explosão e outros tipos de acidentes, conforme previsto na NR 10. Devem ser aterrados, conforme as normas técnicas oficiais vigentes, as instalações, carcaças, invólucros, blindagens ou partes condutoras das máquinas e equipamentos que não façam parte dos circuitos elétricos, mas que possam ficar sob tensão. As instalações elétricas das máquinas e equipamentos que estejam ou possam estar em contato direto ou indireto com água ou agentes corrosivos devem ser projetadas com meios e dispositivos que garantam sua blindagem, estanqueidade, isolamento e aterramento, de modo a prevenir a ocorrência de acidentes. Os condutores de alimentação elétrica das máquinas e equipamentos devem atender aos seguintes requisitos mínimos de segurança: a) oferecer resistência mecânica compatível com a sua utilização; b) possuir proteção contra a possibilidade de rompimento mecânico, de contatos abrasivos e de contato com lubrificantes, combustíveis e calor; c) localização de forma que nenhum segmento fique em contato com as partes móveis ou cantos vivos; d) facilitar e não impedir o trânsito de pessoas e materiais ou a operação das máquinas; e) não oferecer quaisquer outros tipos de riscos na sua localização; e f) ser constituídos de materiais que não propaguem o fogo, ou seja, auto extinguíveis, e não emitirem substâncias tóxicas em caso de aquecimento.
  25. 25. 25 Os quadros de energia das máquinas e equipamentos devem atender aos seguintes requisitos mínimos de segurança: a) possuir porta de acesso, mantida permanentemente fechada; b) possuir sinalização quanto ao perigo de choque elétrico e restrição de acesso por pessoas não autorizadas; c) ser mantidos em bom estado de conservação, limpos e livres de objetos e ferramentas; d) possuir proteção e identificação dos circuitos. e) atender ao grau de proteção adequado em função do ambiente de uso. As ligações e derivações dos condutores elétricos das máquinas e equipamentos devem ser feitas mediante dispositivos apropriados e conforme as normas técnicas oficiais vigentes, de modo a assegurar resistência mecânica e contato elétrico adequado, com características equivalentes aos condutores elétricos utilizados e proteção contra riscos 2.3.4 - NBR-14153 - A segurança de máquinas Aplica-se a todas as partes de sistemas de comando relacionadas à segurança, independentemente do tipo de energia aplicado, por exemplo, elétrica, hidráulica, pneumática, mecânica. Não especifica quais são as funções de segurança e quais categorias devem ser aplicadas em um caso particular. Abrange todas as aplicações de máquinas, para uso profissional ou não profissional. Também, onde apropriado, pode ser aplicada às partes de sistemas de comando relacionadas à segurança, utilizadas em outras aplicações técnica. Segundo a norma, as partes de sistemas de comando de máquinas têm, frequentemente, a atribuição de prover segurança e são chamadas de partes relacionadas à segurança. Estas partes podem consistir em hardware e software e desempenham as funções de segurança de sistemas de comando. Podem ser parte integrante ou separada do sistema de comando. O desempenho, com relação à ocorrência de defeitos, de uma parte de um sistema de comando, relacionada à segurança, é dividido, nessa norma, em cinco categorias (B, 1,
  26. 26. 26 2, 3 e 4), que devem ser usadas como pontos de referência. Não é objetivo a utilização dessas categorias, em qualquer ordem de hierarquia, com respeito a requisitos de segurança. As categorias podem ser aplicadas para: comandos para todo tipo de máquinas, desde máquinas simples (por exemplo, pequenas máquinas para a cozinha) até complexas instalações de manufatura (por exemplo, máquinas de embalagem, máquinas de impressão, prensas etc.); sistemas de comando de equipamentos de proteção, por exemplo, dispositivos de comando a duas mãos, dispositivos de Inter travamento, dispositivos de proteção eletros sensitivos, por exemplo, barreiras fotoelétricas e plataformas sensíveis à pressão. A categoria selecionada depende da máquina e da extensão a que os meios de comando são utilizados para medidas de proteção. Na seleção de uma categoria e no projeto de uma parte de um sistema de comando, relacionada à segurança, o projetista deve declarar ao menos as seguintes informações, relativas à parte relacionada à segurança: a(s) categoria(s) selecionada(s); a característica funcional e a exata finalidade da parte na(s) medida(s) de segurança; os limites exatos (ver 3.1); todos os defeitos relevantes à segurança considerados; aqueles defeitos relevantes à segurança não considerados pela exclusão de defeitos e as medidas empregadas para permitir sua exclusão; os parâmetros relevantes à confiabilidade, como condições ambiente; e a(s) tecnologia(s) aplicada(s). O uso das categorias como pontos de referência e a sua declaração nos princípios de projeto visam permitir a utilização flexível dessa norma. O objetivo é proporcionar uma base clara sobre a qual o projeto e as características funcionais das partes de um sistema de comando (e a máquina) relacionados à segurança, em qualquer aplicação, possam ser avaliados, por exemplo, por terceiros, em ensaios internos ou em laboratórios independentes. As partes de um sistema de comando relacionadas à segurança, que proporcionam as funções de segurança, devem ser projetadas e construídas de tal forma que os princípios da NBR 14009 sejam integralmente considerados: durante toda a utilização prevista e
  27. 27. 27 utilização incorreta previsível; na ocorrência de defeitos; quando erros humanos previsíveis forem cometidos durante a utilização planejada da máquina como um todo Nas figuras 2.3.1; 2.32, 2.3.3 e 2.3.4 é possível ver alguns dos principais itens de segurança aplicados em sistemas de prensas. Figura 2.3.1 – Comando de acionamento bi-manual.
  28. 28. 28 Figura 2.3.2 – Imagem de um scanner de área 3D (foto dos próprios autores). Figura 2.3.3 – Ilustração do funcionamento de uma barreira de proteção ótica
  29. 29. 29 . Figura 2.3.4 – Enclausuramento de maquinas e travas de segurança. 3 – DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA 3.1 - Operações de transporte de materiais As operações de transporte e manipulação de materiais (“materials handling”) são aquelas em que o robô move materiais ou componentes de uma posição e orientação (localização) para outra localização. O transporte de componentes ou materiais é uma aplicação ideal para um robô industrial. É normalmente, uma tarefa repetitiva, muitas vezes realizada em condições adversas ao ser humano e que normalmente requer pouca complexidade. Para poder transportar os materiais ou componentes o robô é equipado com uma garra na sua parte terminal. A garra deve ser projetada par a o ou os componentes a
  30. 30. 30 transportar atendendo, entre outros fatores, à forma, peso e material do ou dos referidos componentes. As aplicações de transporte de materiais ou componentes são muito variadas podendo ser consideradas, de acordo com a sua função principal, em dois grupos: - transferência de matérias - alimentação de máquinas Nas aplicações de transferência de materiais o objetivo primário é mover componentes de uma dada localização para uma outra localização. Uma aplicação básica deste tipo de aplicações é um simples sistema de “pick and place” onde um robô pega num componente e o deposita numa nova posição. Neste tipo de aplicação, as posições de carga e descarga permanecem constantes ao longo de todo o ciclo de trabalho. Normalmente os requisitos para este tipo de operação são modestos, sendo possível utilizar um robô de baixo nível tecnológico. Há, no entanto, operações de transferência de materiais que são mais complexas, como por exemplo paletizar/despaletizar, empacotar/desempacotar e empilhar/desempilhar em que por vezes se torna necessário reorientar o componente. Neste tipo de operações as posições de carga e descarga variam ao longo de ciclo de trabalho, necessitando para isso de um robô mais sofisticado quer em termos de controlo, quer em facilidades de programação, quer ainda em termos de manobrabilidade. Nas aplicações de alimentação de máquinas, o robô transfere componentes de ou para determinado equipamento de produção. Podemos pois ter o robô só a carregar determinada máquina, só a descarregar ou ainda a realizar as duas funções. As aplicações são inúmeras, podendo ser utilizados em: - equipamentos de fundição injetada - equipamentos de injeção de plástico - máquinas ferramentas - equipamentos de prensagem - equipamentos de tratamentos térmicos
  31. 31. 31 3.2 – Programação Para que os robôs possam realizar sua missão, é necessário programá-los. O robô pode executar as tarefas por meio de programas realizados diretamente no computador que controla o robô, utilizando uma das várias linguagens de programação de robôs, ou utilizar o modo "playback" para programá-lo, utilizando o "comando manual" (Figura 3.1). Este método é utilizado para simplificar a programação dos robôs, pois quando o robô está no modo ensino ("teach"), pode-se mover o robô da forma desejada através das teclas do comando manual. Pode-se também editar programas, selecionar velocidades, mudar parâmetros da tarefa (por exemplo, inserir e/ou apagar parâmetros de soldagem), etc. Uma vez programado, o robô repetirá automaticamente os movimentos entre os pontos gravados. Se um ponto necessita ser corrigido, pode-se executar o programa para atrás passo a passo, alcançar o ponto desejado e corrigi-lo. Assim, o resultado é uma importante economia de tempo. Figura 3.1 – Foto controlador manual do robô da fabricante ABB. (Foto dos próprios autores).
  32. 32. 32 Nos últimos anos, a programação dos robôs industriais evolucionou evolucionado bastante, e atualmente eles também podem ser programados por: • Voz. • Sistemas gráficos interativos. • Geração de planos de ação. • Realidade virtual, etc. Com intuito de facilitar a compreensão de cada etapa do processo a implementação desse sistema de automação foi dividido em 3 celulas distintas cada uma delas com um robô que é responsável por uma etapa do processo, são elas: Célula 1 Compreende a primeira etapa do processo, trata-se do ponto onde o primeiro robô pega a chapa já cortada em um tamanho padrão com auxílio de ventosas levando-a uma mesa centralizadora, que além de deixar a chapa na posição correta para ser inserida dentro da ferramenta, é verificado se não existe a presença de 2 (duas) chapas, uma vez que caso fosse inserida 2 chapas de aço dentro da ferramenta de corte teríamos sérios problemas. O robô sempre aguarda o sinal de prensa pronta para receber peça antes de inseri-la na máquina. O fluxograma 1 abaixo nos dá uma melhor ideia do processo de funcionamento da célula 1.
  33. 33. 33 Fluxograma 1- Rotina de funcionamento robô 1. Celula 2 Trata-se do segundo robo envolvido no processo, este robô esta posicionado entre as duas prensas e é responsavel por retirar a peça da primeira prensa e deposita-la na segunda prensa assim que a mesma esteja pronta para receber a chapa. O fluxogrma 2 que segue abaixo mostra as etapas deste processo.
  34. 34. 34 Fluxograma 2 – Rotina de funcionamento robô 2. Célula 3. O robô localizado na terceira etapa do processo é responsável por retirar a peça já pronta da prensa 2 e deposita-la sobre umas das duas esteiras de saída que estiverem livres, estas esteiras são responsáveis por levar a chapa já conformada para as linhas de solda onde o produto é montado para formar o gabinete da lavadora de roupas.
  35. 35. 35 Fluxograma 3 – Rotina de funcionamento robô 3. O layout das três células foi projetado de forma que os robôs possam trabalhar livremente dentro da área, e também existe espaço para a entrada de empilhadeiras entre as prensas que são responsáveis por executar o setup dos diferente tipos de ferramentas. Existe também a possibilidade de se operar manualmente as prensas em caso de falhas em qualquer um dos robôs. Os comandos bi manuais foram preservados para poderem ser utilizados nessas ocasiões.
  36. 36. 36 3.2 - Garras e Ferramentas Os robôs são projetados para atuar sobre seu ambiente, mas para isto devem ir dotado em seu órgão terminal de: a) Garras ou mãos mecânicas: • Com sujeição por pressão. • Com sujeição magnética. • Com sujeição a vácuo. • Com sujeição de peças a temperaturas elevadas. • Resistentes a produtos corrosivos/perigosos. • Dotadas de sensores, etc. b) Ferramentas especializadas: • Pistolas pulverizadoras (pintura, metalização). • Soldagem por resistência por pontos. • Soldagem por arco. • Furadeiras • Polidoras, etc. A figura 3.2 mostra a enorme possibilidade de ferramentas e garras para robôs.
  37. 37. 37 Figura 3.2 – É possível ver alguns tipos de garras e ferramentas para robôs. O esquema de funcionamento da atuação pneumática do robô 1 pode ser vista na figura 3.3. Trata-se de um sistema válvulas e geradores de vácuo, que com auxílio de ventosas e um vacuostato, que é responsável por verificar e informar ao sistema eletrônico de controle, se ouve a atuação de vácuo uma vez que, só existe sinal de vácuo se todas as ventosas aderiram a peça a ser deslocada até o processo.
  38. 38. 38 Figura 3.3 – esquema de funcionamento pneumático do robô 1. O funcionamento pneumático dos robôs 2 e 3 assemelham-se ao do robô da célula 1 como pode ser visto nas Figuras 3.4 e 3.5 respectivamente. Figura 3.4 – Esquema pneumático do robô 2.
  39. 39. 39 Figura 3.5 – Esquema pneumático robô 3. A Figura 3.6 abaixo nos mostra o diagrama pneumático da mesa centralizadora localizada na célula 1, que é responsável por centralizar a chapa de aço antes da colocação na prensa e a verificação da existência de mais de uma chapa. É possível vermos o circuito centralizador e o circuito que faz a verificação da existência ou não de chapas a mais depositadas sobre a mesa centralizadora.
  40. 40. 40 Figura 3.6 – Esquema pneumático da mesa centralizador localizada na célula 1. 3.3 - Precisão e Repetitividade. Dois importantes parâmetros característicos dos robôs são sua precisão e repetitividade. Por precisão, entende-se a capacidade do robô de ir a uma posição desejada, com respeito a um sistema de referência fixo (normalmente a base do robô), com um erro determinado (por exemplo ± 1 mm). Trata-se de precisão em posicionamento absoluto. Por repetitividade, entende-se a capacidade do robô de, uma vez conhecida e alcançada uma posição, e partindo-se da mesma condição inicial, voltar a ir ("repetir") novamente a tal posição com um erro determinado. A maioria dos manuais dos robôs informa sobre a repetitividade do robô e não a precisão absoluta, muito mais difícil de obter. Ambos os parâmetros são mostrados na figura 3.3.
  41. 41. 41 Figura 3.7 – Ilustra um sistema de repetitividade e precisão de um robô. Como forma de garantir um trabalho preciso e seguro as células que contém os robôs foram projetadas de forma a privilegiar a segurança e a manobrilidade dos robôs dentro de uma área fechada. Na figuras que se seguem podemos ver qual foi a disposição escolhida para cada célula e uma breve descrição de cada item que a compõem. Na figura 3.8 abaixo é possível ver a disposição dos equipamentos dentro da célula 1, temos então: - Robô 1. - Mesa centralizadora. - Mesas de material 1 e 2. - Frente da prensa CHIN FONG GTX400 1. - 4 portas de acesso de pessoas e materiais. - Painel de programação e utilização do robô 1. - Diversos sistemas de segurança.
  42. 42. 42 Figura 3.8 – Layout da célula 1. Na Figura 3.9 que se segue é possível vermos o layout da célula 2, que é responsável por retirar a chapa da Prensa 1 e coloca-la na Prensa 2, dando assim continuidade ao processo, temos então: - Robô 2. - Painel de controle do robô 2. - 2 portas para acesso de pessoas e materiais. - Sistemas de segurança diversos. - Saída da prensa 1 e entrada para prensa 2
  43. 43. 43 Figura 3.9 – Layout célula 2. E com a Figura 3.10 é possível ver o layout da célula 3 que é a responsável por retirar a chapa pronta da prensa 2 e deposita-lo sobre uma das esteiras que levam este material até as linhas de solda, é possível ver: - Robô 3. - Painel de controle robô 3. - Esteiras de saída 1 e 2. - 2 portas de acesso de pessoas e materiais. - sistemas de segurança diversos.
  44. 44. 44 Figura 3.10 – Layout da célula 3. E na Figura 3.11 é possível ver as 3 células juntas formando todo o layout de automação desse sistema de prensas. Figura 3.11 – Layout das 3 células juntas.
  45. 45. 45 3.4 – Controle do processo. A elaboração deste sistema de automação contou com a integração de diversas áreas de conhecimento dentro e fora da empresa, empresas como a alemã ABB e a Chinesa CHIN FONG, prestaram importantes esclarecimento de como poderia ser a integração entre estes dois sistemas, Prensas Excêntricas e Robôs de 6 eixos. A intercabialidade disponível em um robô desta categoria fornece uma incrível gama de possibilidades de integração, foi graças a este fato que o controle do acionamento das prensas e sistemas de segurança, são controlados dentro dos painéis de controle dos próprios robôs ou seja, não existiu a necessidade de construírem novos painéis de comando e controle. Todos os dispositivos eletroeletrônicos utilizados nessa automação estão alocados dentro dos painéis da ABB como pode ser visto na Figura 3.12. Na Figura 3.13 é possível a central de processamento do robô, responsável por todas as funções de movimento e segurança, assim como os acionamento externos que foram adicionados ao esquema como pode ser visto na Figuras 3.14 e 3.15. Figura 3.12 – Vista de um painel de controle de robôs, fabricante ABB.
  46. 46. 46 Figura 3.13 – CPU de controle do robô e seus periféricos. Figura 3.14 – Periféricos instalados para acionamentos externos e segurança
  47. 47. 47 Figura 3.15 – Vista interna do painel de controle do robô. Para o controle e acionamento dos dispositivos externos, como o controle de prensas e sistemas de segurança, foram instalados internamente ao painel de controle de cada robô dispositivos específicos para controle de cada célula. Na sua maioria são: - Relês de interface. - Relês de segurança categoria 4. - Contatores de potência. - Bornes para interligações. Cabe lembrar que este modelo de robô utilizado nesta automação possui um grande número de entradas e saídas que podem ser programadas para as mais diversas aplicações. Uma lista detalhada de todos os itens utilizados nesta automação podem ser vistos no Anexo A.
  48. 48. 48 3.5 - Manutenções periódicas INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO PERIÓDICA A inspeção e a manutenção apropriadas ajudam a garantir a segurança e prolongar a vida útil do equipamento. Dois intervalos de inspeção e manutenção são indicados: - Um baseado no horrífero e outro baseado em meses corridos, realize as inspeções e manutenções de acordo com o que ocorrer primeiro. Os intervalos de inspeção são baseados no uso do equipamento em condições normais. Se o equipamento for utilizado sob condições severas ou anormais, reduza o intervalo das inspeções. Manutenções mecânicas periódicas (seguem-se as verificações): - Analise de vibração; - Fixação da base do equipamento; - Reaperto de parafusos de fixação de componentes mecânicos, hidráulicos e pneumáticos; - Lubrificação; - Troca de rolamentos; - Troca de mancais; - Troca de correias de transmissão; Manutenções elétricas periódicas (seguem-se as verificações): - Analise termográfica; - Fixação de sensores; - Reaperto de bornes dos painéis elétricos; - Limpeza dos painéis elétricos; - Revisão das conexões elétricas dos motores; - Testes do sistema de segurança.
  49. 49. 49 4 – DISCUSÃO DOS RESULTADOS. Com a aplicação de robôs na linha de corte e dobra foi possível eliminar alguns tipos de trabalho insalubres como: - Pesados; - Desagradáveis, - Monótonos; e repetitivos; Alguns dos benefícios gerados, pela aplicação de robôs manipuladores industriais nesta linha de produção foram: - Redução de custos; - Ganhos de produtividade; - Aumento de competitividade; - Controle eficaz de processos; - Controle de qualidade mais eficiente; - Eliminação de tempos mortos; - Flexibilidade ao processo de fabricação, ou seja, permitiu que os produtos sejam produzidos conforme as tendências do mercado, evitando que se produzam estoques de produtos invendáveis. O Gráfico 1 abaixo nos mostra um comparativo de produção entre as linhas manuais que ainda existem na fábrica com a nova linha automatizada. Nele é possível observar que existem um maior número de peças produzidas pela linha automática, além desta linha poder trabalhar por períodos interruptos sem a necessidades de paradas para descanso. A comparação aconteceu dentro de um período normal de trabalho de 8 horas por turno ou seja, se fizermos uma média para a produção dos 3 turnos podemos ter mais um comparativo entre as duas formas de produção.
  50. 50. 50 Gráfico 1 – Comparativo de produção entre as duas linhas de produção automática e manual. Desta forma fica evidente que a instalação desta linha automatizada de produção em todos os aspectos supera as linhas manuais pela sua versatilidade e capacidade de produção. 5 – CONCLUSÃO. Perspectivas Futuras. As aplicações dos robôs nas indústrias brasileiras são diversas. Em termos percentuais, por exemplo, os robôs da ABB são utilizados para soldagem por resistência por pontos (33%), manipulação de materiais/paletização (25%), soldagem por arco (18%), pintura (10%) e outras aplicações tais como corte a jato de água, corte por gás, acabamento e montagem (14%) (fonte ABB Internal Report). Os principais fatores de crescimento do uso de robôs na indústria é motivada pelo aumento do custo da mão de obra, pelo aumento da produtividade e qualidade, pela melhoria das condições de segurança e qualidade de vida na realização de tarefas perigosas, além da queda do custo dos robôs. Estudos da ABB Robotics, mostram que em 1 ano pode-se obter o retorno do investimento realizado em robôs, já que o custo da mão de obra cresce cerca de 5% ao ano, enquanto que o custo dos robôs decresce mais 180 190 200 180 190 193 182 179 240 235 242 230 240 242 240 239 50 45 42 50 50 49 58 59 40 90 140 190 240 1 Hora 2 Horas 3 horas 4 Horas 5 Horas 6 Horas 7 Horas 8 Horas Comparação entre a produção Manul vs. Automatica Linha Manual Linha Automatica Diferença
  51. 51. 51 que 5% ao ano. Um robô de soldagem utilizado na indústria automobilística que em 1994 custava US$ 200.000,00 custa atualmente cerca de US$ 30.000,00. É importante destacar que deve-se somar a isto cerca de US$ 12.000,00 relativos a custos de instalação, configuração, treinamento e testes do robô. A robótica do futuro constitui uma matéria multidisciplinar, que requer conhecimentos provenientes de diversos campos: projeto mecânico, eletrônica de potência, e continuará sendo influenciada pelos avanços em acionamentos, controle, mecanismos, programação e sensores. De acordo com alguns pesquisadores, o desafio tecnológico está na montagem de conjuntos de alto valor agregado, de uma forma econômica e mediante o emprego de sensores diversos. Isto supõe resolver problemas que até hoje não estão completamente resolvidos, como a integração multissensorial, a aprendizagem, o emprego cooperativo de sistemas multirobôs, a adaptação às condições do ambiente, etc. Formação de Profissionais no Brasil Com o propósito de criar mão de obra especializada em robótica, existem vários grupos de pesquisa vinculados a Centros de Pesquisa e Universidades brasileiras. Em termos de preparação de mão de obra para atuar em sistemas robotizados, existe o SENAI (Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial) que oferece cursos de formação profissional na área de robótica. Estudantes de nível básico de algumas escolas têm seu primeiro contato com robôs, utilizando kits de robôs em cursos de robótica pedagógica. A ABB, líder de robôs na Europa e EUA e com 60% do mercado de robôs de Brasil, também contribui para a formação de profissionais nesta área, pois criou o primeiro centro de treinamento em automatização e robótica da América Latina, com aulas teóricas e práticas.
  52. 52. 52 6 - BIBLIOGRAFIA. - ARAÚJO, Adriene Pereira de. Revolução Industrial. Julio Battisti, Santa Cruz do Sul, jun. 2006. Seção História. Disponível em: < http://www.juliobattisti.com.br/tutoriais/adrienearaujo/historia025.asp>. - Armada, M.A., Control de Robots, XV Curso de Automática en la Industria, Aguadulce (Almería), Junio de 1995. - “Conceito Empresarial - ABB Robotics", ABINEE TEC'93, 1993. - ABB Internal Report, 2000. - Abackerli, A. J., 1992. Sistema de Rastreamento Interferométrico para Calibração Volumétrica de Robôs Industriais, Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, EESC, São Carlos. - Introducing Robotics, Technical Specifications of Pegasus II - Articulated Servo Robot System, Edacom Tecnologia, São Caetano do Sul, Brasil - Spong, M.W., Vidyasagar, M., Robot Dynamics and Control, John Wiley & Sons, Inc., 1989.
  53. 53. 53 7 – ANEXOS ANEXO A Neste anexo o possível ver a lista de materiais utilizados nesta automação. Figura 7.1 – Lista de Materiais. Figura 7.2 – Lista 2 de materiais.
  54. 54. 54 Figura 7.3 – Lista 3 de materiais.

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