Imagine um chão de fábrica onde os robots fazem o trabalho pesado, a colocação precisa e as transições rápidas de chapas metálicas com uma coordenação perfeita. Este é o mundo das linhas de automatização de prensas robotizadas. Neste artigo, vamos explorar os componentes essenciais que tornam estes sistemas tão eficientes e fiáveis. Ficará a conhecer as funções críticas dos robôs de estampagem, dos sistemas de controlo e de vários dispositivos automatizados, fornecendo informações sobre a forma como estas tecnologias avançadas optimizam a produção e aumentam a segurança.
Uma linha de estampagem robotizada típica é constituída pelos seguintes componentes:
A disposição específica destes componentes pode ser personalizada com base na disposição da oficina de produção. Por exemplo, o carro de despaletização pode ser posicionado paralelamente ou perpendicularmente à linha de perfuração.
Produção de estampagem Os robôs de movimentação de cargas exigem uma série de características essenciais, incluindo uma elevada capacidade de carga útil, trajectórias de movimento precisas e um desempenho fiável. Além disso, estes robôs também devem possuir determinadas características, tais como movimentos frequentes de arranque e paragem, uma vasta gama de funcionamento, a capacidade de manusear peças de grandes dimensões e um amplo espaço de rotação.
Os fabricantes de robots de estampagem introduziram várias melhorias em relação aos robots de manipulação tradicionais. Estes avanços incluem o aumento da potência do motor e das especificações das engrenagens, braços de robot mais compridos e a utilização generalizada de estruturas montadas em andaimes.
O sistema de controlo de uma linha de prensagem automatizada robotizada deve integrar uma variedade de componentes, incluindo prensas, robôs, despaletizadores, limpadores, lubrificadores, dispositivos de centragem, dispositivos de deteção de material duplo, sistemas de reconhecimento visual, várias correias transportadoras, sistemas de controlo síncrono, sistemas de proteção de segurança e ecrãs de grandes dimensões. O sistema também deve ter a capacidade de se integrar perfeitamente no Manufacturing Execution System (MES) da fábrica.
Para gerir eficazmente a integração de tantos sistemas de controlo inteligentes, são normalmente utilizados sistemas de rede secundária Ethernet e de bus de campo industriais. Em alguns casos, o sistema de bus de campo pode também incluir um bus de segurança para maior segurança.
Atualmente, existem três sistemas de despaletização predominantes:
A caraterística de conceção destes sistemas é que as paletes são colocadas num carrinho de elevação hidráulico que pode ser deslocado. A altura do material empilhado é monitorizada por sensores fotoeléctricos e controlada por sistemas hidráulicosgarantindo a sua consistência. O distribuidor magnético funciona de forma pneumática ou eléctrica e aproxima-se automaticamente do material empilhado.
Uma matriz de mandris de vácuo accionada por um cilindro é utilizada para desempilhar o material, e os mandris de vácuo deslocam-se verticalmente. Por fim, as chapas desmontadas são transportadas por meio de correias magnéticas.
A caraterística de conceção deste sistema é que o material empilhado é colocado num carrinho de desempilhamento móvel. A altura do material empilhado não é controlada, mas a altura a que o robot aspira o material é automaticamente ajustada com base na espessura calculada da folha durante o processo de desempilhamento.
O suporte para o separador magnético é montado no carrinho de desempilhamento. A cremalheira pode ser deslocada e tem várias articulações livremente ajustáveis, permitindo que o separador magnético seja posicionado manualmente contra os bordos do stock durante as mudanças de stock.
Os conjuntos de aspiração a vácuo e os sensores de teste de resistência dupla para o desempilhamento estão localizados nas ferramentas do robot de pórtico. O robot separa então a folha em peças individuais e coloca-as num tapete de transição retrátil para posterior transporte.
A caraterística de conceção deste sistema é que o material empilhado é colocado num carrinho de desempilhamento móvel. A altura do material empilhado não é regulada, mas o robot ajusta automaticamente a altura de aspiração com base na espessura calculada da folha durante o processo de despaletização.
O suporte para o divisor magnético é montado no carrinho de desempilhamento, que pode ser deslocado e tem várias articulações ajustáveis que podem rodar livremente. Ao mudar o material empilhado, o divisor magnético deve ser posicionado manualmente contra os bordos do material empilhado.
Os conjuntos de aspiração a vácuo e os sensores de teste de resistência dupla para o desempilhamento estão localizados nas ferramentas do robot de pórtico. O robot separa então a folha em peças individuais e coloca-as num tapete de transição retrátil para posterior transmissão.
Um transportador de correia extensível é utilizado para transferir chapas individuais após a conclusão do processo de desempilhamento. A velocidade do transportador pode ser ajustada para proporcionar o movimento necessário à chapa metálica à medida que esta passa pela máquina de lavar.
A velocidade do transportador de correia é normalmente regulada através de conversão de frequência para assegurar a sincronização correcta com a máquina de lavar e o lubrificador. O comprimento da correia pode ser ajustado para acomodar o espaço quando a chapa metálica não está a ser limpa e a máquina de limpeza está inativa.
A limpeza de chapas metálicas pode ser dividida em dois tipos: limpeza em linha e limpeza fora de linha.
A limpeza em linha é mais adequada para empresas com elevados volumes de produção. Para se adaptar ao tamanho da circunferência total do automóvel, a máquina de limpeza em linha tem normalmente 4,2 m de largura.
Em contrapartida, a limpeza offline é ideal para empresas com baixa produção de um único modelo nas fases iniciais de produção. Uma linha de limpeza de chapas metálicas pode suportar 2 a 3 linhas de perfuração, e a máquina de limpeza offline tem normalmente 2m de largura.
A máquina de limpeza é composta por vários componentes, incluindo um sistema de rolos com rolos de alimentação, escova e compressão, um sistema de alimentação e transmissão, um mecanismo de ajuste hidráulico, um sistema de filtro de limpeza, um conjunto de bicos de aglomerado, um coletor de névoa de óleo, um sistema de lubrificação, um mecanismo de marcha e um sistema de controlo elétrico.
É utilizado principalmente para limpar chapas padrão, bem como chapas e bobinas não revestidas, galvanizadas e de alumínio.
A máquina de lavar roupa tem um mecanismo autopropulsor e pode ser facilmente deslocada na via terrestre quando não está a ser utilizada. O rolo-guia, o rolo de escovas e o rolo de espremer têm capacidades independentes de regulação da pressão e de acionamento por conversão de frequência.
Ao ajustar a pressão e a velocidade com precisão, o sistema de rolos gastos e reparados mantém-se em sincronia com a linha de produção. O rolo de compressão utiliza um rolo de tecido laminado não tecido que proporciona um excelente desempenho de compressão e tensão, e tem funções anti-riscos e de auto-regeneração.
O depósito de óleo de limpeza está equipado com um sistema de aquecimento, permitindo que o meio de limpeza seja utilizado a diferentes temperaturas para obter os melhores resultados de lubrificação. O sistema elétrico é controlado por um PLC com capacidades de comunicação fieldbus, e os parâmetros e falhas podem ser geridos através da interface homem-máquina com ecrã tátil.
Para garantir a qualidade da chapa durante a estiragem e a conformação a alta velocidade, a aplicação local de óleo de estiragem na chapa antes da estampagem e da conformação é uma prática comum nas fábricas de automóveis. É adequado para utilização em linhas de estampagem automatizadas com máquinas de lubrificação.
O lubrificador é utilizado principalmente para o processo de lubrificação antes de desenho de chapa metálica. É constituída por uma unidade de pistola, uma unidade de fornecimento e conservação de óleo, uma unidade de fornecimento de ar, uma unidade de transporte de folhas, uma unidade de recolha de névoa de óleo, uma unidade de controlo elétrico e a própria máquina.
O lubrificador tem um mecanismo de deslocação, que lhe permite ser deslocado quando não é necessário lubrificar. Os bicos são controlados digitalmente para garantir o posicionamento exato da película de óleo na folha e uma espessura uniforme da película.
Independentemente das alterações da temperatura ambiente, as unidades de alimentação e de conservação do óleo permanecem em estado de espera, assegurando uma temperatura constante do óleo para obter resultados óptimos.
Para garantir a colocação exacta da chapa no molde, é necessário alinhar a chapa antes de o robô a recolher. Existem três dispositivos de centragem normalmente utilizados: dispositivo de centragem por gravidade, dispositivo de centragem mecânica e dispositivo de centragem ótica.
Dispositivo de centralização da gravidade:
A chapa é posicionada por gravidade sobre uma superfície inclinada cheia de esferas. A mesa está equipada com inspeção de chapa no local e inspeção de material duplo.
O dispositivo de centragem por gravidade é adequado para a colocação direta pelo robot, mas não para linhas automáticas com máquinas de lavar e olear.
Dispositivo de centragem mecânica:
A chapa metálica é movida para o bloco por um saco de couro magnético, e três cilindros accionam o alimentador para a empurrar para o centro, para um posicionamento preciso.
Todas as posições do alimentador podem ser ensinadas e programadas, e o dispositivo de centragem tem deteção de material de folha em posição e deteção de material duplo.
Pode satisfazer os requisitos de centragem a alta velocidade para vários materiais de chapa e um design de centro duplo pode ser utilizado para o processamento simultâneo de peças de duas peças ou de modo duplo.
Dispositivo de centragem ótica:
Trata-se de um desenvolvimento tecnológico recente que utiliza software de processamento de vídeo para ajustar automaticamente a posição da chapa metálica, tirando fotografias e ajustando a trajetória do robô.
Não só satisfaz o requisito de colocação exacta da chapa metálica no molde, como também elimina a complexidade do dispositivo mecânico de centragem.
O dispositivo de centragem ótica utiliza essencialmente um transportador de correia magnética com deteção de alcance de chapa metálica e deteção de força dupla. Em comparação com o dispositivo de centragem mecânico, reduz significativamente os custos.
Um robô padrão de seis eixos para estampagem tem uma taxa de produção de 8 peças por minuto. Nos últimos anos, fabricantes de robots e os integradores de sistemas desenvolveram um eixo de sete eixos para aumentar ainda mais a produtividade.
Com a adição do sétimo eixo, a taxa de produção das linhas de estampagem robotizadas automatizadas pode ser aumentada para 12 peças por minuto, tornando a produtividade das linhas de estampagem robotizadas comparável à das linhas de alta velocidade que utilizam robôs dedicados dispendiosos.
O ritmo de produção da linha de estampagem automatizada pode ultrapassar as 10 peças por minuto, colocando exigências excessivas na estação de paletização de fim de linha para além do limite de mão de obra.
Para acomodar o elevado ritmo de produção, as peças estampadas têm de ser primeiro desviadas. Depois, podem ser embaladas manual ou roboticamente em prateleiras, antes de serem finalmente retiradas por um empilhador.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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