Soldagem Robotizada - Infosolda Portal Brasileiro Da Soldagem

Soldagem robotizadaEscrito por Infosolda. Posted in Fundamentos

Histrico

A palavra robtica oriunda do idioma tcheco e na sua traduo mais simples quer dizer trabalhoforado; foi utilizada pela primeira vez em 1954 por Isaac Asimov, em um livro de fico cientfica,embora o termo genrico "robot" tenha sido empregado antes, em 1917, por Karen Capek, em associao figura de um humanide.

Robtica um conjunto de conhecimentos tericos e prticos que permitem realizar, monitorar eautomatizar sistemas baseados em estruturas mecnicas poli-articuladas, dotados de um determinado graude inteligncia e destinados produo industrial e substituio do homem em trabalhos repetitivos eem diversas tarefas perigosas.

O desenvolvimento do primeiro rob data de 1958, realizado pelos EUA, e j em 1962 eracomercializado. No Japo, a robtica teve incio a partir de 1967 com a importao de robs americanos.

Os robs industriais aplicados soldagem tiveram incio na dcada de 60 na indstria automobilsticae eram utilizados na soldagem por resistncia; na soldagem ao arco eltrico, a robotizao teve umcrescimento maior a partir da evoluo das mquinas de soldagem, dotadas tambm demicroprocessadores que permitem respostas rpidas s condies de soldagem como corrente e tenso,estabilidade de arco, controle da falha de arco e contato de tocha na pea. Na Europa, a aplicaoindustrial teve incio em 1970-1971, na indstria automobilstica.

da soldagem manual automatizada

Antes de entender a robtica como ferramenta nos processos de soldagem, importante interpretar asfunes que definem o processo dentro de um sistema que passa pela completa interferncia do homemat uma monitorao a distncia de todo o processo, caracterizando a soldagem manual, semi-automtica,automtica e automatizada.

As funes que definem a soldagem dentro desses campos so: incio e manuteno do arco eltrico;avano do eletrodo no arco eltrico; controle da energia para a adequada penetrao; deslocamento doarco eltrico ao longo da junta; guia do arco eltrico ao longo da junta; manipulao da tocha e correodo arco eltrico em desvios.

O sistema automatizado, incrementado por sensores que monitoram as funes, garante preciso equalidade da solda, ausncia de interferncia humana nas possveis correes feitas durante a soldagem;alm disso, permite a movimentao com maior liberdade e versatilidade na conduo do arco eltrico doque na manipulao pelo operador.

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As relaes existentes entre a soldagem ao arco eltrico manual e a soldagem automtica podem servistas no quadro.

Rob

A definio tcnica de rob ainda um tanto polmica, pois encontram-se verses diferenciadas entre osrgos especializados no assunto como JIRA (Japan Industrial Robot Association), RIA (Robot Instituteof America,) e ainda a AFNOR (Associao Francesa de Normalizao). As diferentes definies tcnicaschegam ao ponto de caracterizar um equipamento com uma abrangncia maior em uma definio e menorem outra. Diversos equipamentos recebem o nome de rob, ocasionando discrepncias estatsticas.

O mais importante que as definies se baseiam na manipulao ou no manipulador; a definio daAFNOR, aprovada em agosto de 1983, diz que o rob industrial "um manipulador automtico comservossistema de posicionamento, reprogramvel, polivalente, capaz de posicionar e orientar materiais epeas, e que utiliza dispositivos especiais com movimentos variados e programados para execuo detarefas variadas".

Robs dotados de funes inteligentes so aqueles que tm pelo menos uma das seguintescaractersticas: julgamento, reconhecimento, adaptao e aprendizagem.

Cabe diferenciar o rob industrial das mquinas automticas, preparadas para realizar um conjunto deoperaes previamente estabelecidas e que dificilmente so reprogramadas para realizao de outrasoperaes ou processos, a no ser que sofram modificaes importantes.


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servossistema

Servossistema o sistema de controle automtico que faz parte de um rob. O servossistema pode sercontrolado ou no controlado; o controlado utiliza sensores internos, tais como sensores de posio, esensores externos, denominados controladores de trajetria; j o sistema no controlado utiliza encostosmecnicos para controlar posies.

A diferena entre o servossistema controlado e o no controlado est na concepo da funo decontrole inteligente como realimentao de informaes da trajetria do rob. No sistema controlado possvel posicionar o rob em qualquer ponto de sua rea de trabalho, como tambm controlar velocidadee acelerao; no sistema no controlado, o deslocamento definido antecipadamente, semretroalimentao.

movimentao

Para o perfeito equilbrio na movimentao do rob pelo servossistema, necessria uma respostadinmica dos motores que realizam o deslocamento, comandados por uma lgica externa que considera ossinais enviados sequencialmente para que o motor responda de maneira adequada. A realimentao feitapor sensores, tais como tacmetros bidirecionais e codificadores. A interface entre a eletrnica e oacionamento dos motores feita por um microprocessador.

manipulador

O manipulador um mecanismo composto geralmente de elementos em srie, articulados ou deslizantesentre si, cujo objetivo o deslocamento de objetos seguindo diversos movimentos. O aspecto cinemticodo manipulador, que se refere aos movimentos, considera somente as caractersticas geomtricas dosmanipuladores, definindo-os como mecanismos compostos de corpos rgidos chamados de ligaes,capazes de assumir configuraes geomtricas apropriadas para a execuo de determinadas tarefas. multifuncional e pode ser comandado diretamente por um operador humano ou qualquer sistema lgicoprogramvel.


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os pontos no espao so definidos por coordenadaselemento terminal

O elemento terminal de um rob o suporte de fixao com a ferramenta necessria para a realizaode uma dada tarefa; fixado no punho do rob. O elemento terminal apresenta formas e estruturasvariadas, chamadas de pinas e garras, dimensionadas para uma ampla variedade de aplicaes ecompatveis com a carga til que o rob pode manipular.

As pinas e garras so divididas em famlias de acordo com presso, encaixe, contato e fixao. Nasoldagem robotizada e na pintura, as pinas e garras pertencem famlia fixa ou rgida, pois no soremovidas. Um exemplo so os robs aplicados em solda a ponto, montados com pinas dotadas demovimentos de abrir e fechar, permitindo a passagem de alta corrente sobre a pea a ser soldada ecombinando presso e contato.

O rob deve estar dimensionado para o peso do elemento terminal; no caso da soldagem a ponto, opeso da pina e dos cabos eltricos e tubos de refrigerao pode chegar a 90Kg. Na soldagem por arcoeltrico, o elemento terminal conhecido como tocha ou pistola, com dimenses e peso menores que osdas pinas de solda a ponto. Os elementos terminais so fixados no punho do rob.


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A tocha de soldagem dever ter uma orientao, com relao ao punho, compatvel com os requisitose exigncias da soldagem. Este fator pode reduzir em at 50% o volume de trabalho do rob.


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forma construtiva

Forma construtiva a configurao geomtrica ou a arquitetura mecnica do rob, baseada na teoriade movimento de um objeto tridimensional; esse movimento composto basicamente de translaes erotaes, estabelecendo como referencial o sistema de coordenadas cartesianas (X, Y, Z) que semprerepresentado matematicamente por uma matriz. A forma construtiva pode ser classificada em coordenadapolar ou esfrica, coordenada cartesiana, coordenada cilndrica e coordenada articulada ou de revoluo.

A coordenada polar ou esfrica consiste de um movimento linear ou retilneo e de dois movimentosgiratrios ou angulares; descreve uma rea de trabalho com formato esfrico. Os ngulos a e p formadosnos planos so ngulos de movimentao e P a direo.

a coordenada polar ou esfrica indicada para solda a ponto

As vantagens desta forma construtiva a possibilidade de programao simples e rea de trabalhomaior que a rea das coordenadas cartesiana e cilndrica. A desvantagem que h a possibilidade devibraes no movimento do brao linear.

A coordenada cartesiana apresenta eixos com movimentos retilneos, formando trs planos cartesianosX, Y e Z. Cada parte do brao do rob forma ngulos retos com as demais partes. A vantagem destacoordenada a simplicidade da estrutura, de fcil controle e alta preciso, que combina os movimentoslivremente. A desvantagem que a rea ocupada grande, se comparada com a rea efetiva de trabalho.

a coordenada cartesiana indicada para problemas especficos


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a coordenada cilndrica utilizada na alimentao de mquinas

A coordenada cilndrica apresenta um eixo de movimento angular, um eixo horizontal e um eixovertical, estes dois ltimos com movimento retilneo. A vantagem a programao simplificada; adesvantagem a rea de trabalho limitada.

A coordenada articulada ou de revoluo a que mais se assemelha ao brao humano; composta dedois eixos retos articulados, como se fossem um brao ligado ao ombro e um antebrao ligado aocotovelo. Permite um movimento rotacional em volta da base e combinao simultnea de todos os eixos.A vantagem deste tipo de coordenada o grande alcance em pouco espao. As desvantagens so aconstruo cara e a dificuldade na elaborao de um sistema de controle. A coordenada articulada sedistingue por diferentes formas de articulao, como prismtica, rotacional, cilndrica e esfrica.

a coordenada articulada ou de revoluo adequada para tarefas de montagem e soldagem por arcoeltrico

forma de acionamento

A forma de acionamento do rob diz respeito aos elementos motores capazes de gerar movimento eque apresentem uma potncia compatvel com a tarefa a ser realizada pelo rob. Esses elementos estorelacionados tambm com custos, velocidades, potncias e com os sistemas de transmisso empregados,tais como correias e engrenagens. Aforma de acionamentopodeserclassificada em acionamentopneumtico, hidrulico e eltrico.


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acionamento pneumtico

A fonte de energia utilizada no acionamento pneumtico o ar comprimido; os elementos motorespneumticos so de dois tipos: motores e cilindros.

Os motores so compactos; o arranque e a parada acontecem rapidamente e podem trabalhar sobtemperatura de at 120C. A relao por peso superior dos motores eltricos. Os motores adequados robtica so os rotativos e os de pistes radiais e axiais.

Os cilindros pneumticos apresentam um comportamento semelhante ao comportamento dos motores,diferenciando no movimento de atuao que o retilneo. O funcionamento simples e econmico.

As vantagens da forma de acionamento pneumtico so robs mais leves, alta velocidade, baixo custoe limpeza, quando comparado ao acionamento hidrulico.

As desvantagens do acionamento pneumtico so a existncia de abraso e corroso, provocadas porpartculas contaminadas na rede de ar, e menor preciso, quando comparado aos acionamentos eltricos ehidrulicos.

O acionamento pneumtico aplicado em operaes onde se manuseiam cargas leves tipo pega-e-pee em ciclos rpidos, onde no se requer elevada preciso

acionamento hidrulico

O acionamento hidrulico aplicado em robs de solda a ponto e ao arco eltrico e em manipulaode peas.

Na forma de acionamento hidrulico, o fluido de energia o leo. Os movimentos no so to rpidosquanto os do acionamento pneumtico mas possuem maior preciso e a capacidade de movimentao decarga pode chegar a 200Kg. Este sistema adequado a robs de braos longos e de pouca inrcia. Osatuadores hidrulicos so basicamente os motores e os cilindros.

Os motores hidrulicos so dispositivos simples e robustos. A velocidade de rotao regulada emdois sentidos e a inverso deste sentido de giro simples. Estes motores podem ser de engrenagens, aletasou pistes.

Os cilindros hidrulicos esto associados a uma vlvula de controle de fluxo definido e a uma outra dopisto, provocando a diferena de presso necessria para o movimento.

As vantagens do acionamento hidrulico so os movimentos suaves, apropriados a ambientesagressivos com contaminantesambientais,rudose variaes trmicas, alm de alta capacidade demovimentao de carga.


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As desvantagens do acionamento hidrulico so a perda de fluxo em vazamentos do sistema, que podecausar a perda de preciso na movimentao do rob, e a transformao de energia eltrica em energia deatuao hidrulica, que uma transformao de baixo rendimento, tornando difcil e dispendioso ocontrole eltrico do sistema.

acionamento eltrico

Na forma de acionamento eltrico, os motores eltricos permitem um controle prvio de posies evelocidades por meio de controladores eletrnicos. Os atuadores mais utilizados so os motores decorrente contnua e de passo.

O motor de corrente contnua fornece acoplamento independente da posio e da velocidade. O motor integrado a uma malha de controle de posio.

os robs eltricos podem manusear cargas de at 200Kg com preciso de 0,4mm

O motor passo a passo o tipo mais importante, pois permite converter diretamente um sinal eltricodigital em uma posio angular de carter incrementai. Divide-se em trs classes: motores de mspermanentes, motores a relutncia varivel e motores hbridos ou de relutncia polarizada.

As vantagens do acionamento eltrico so a construo simples, a elevada preciso, a manutenosimplificada e o baixo custo.

As desvantagens do acionamento eltrico so o grande tamanho requerido quando se trata de grandescargas e os problemas trmicos, que devem ser bem estudados, pois uma sobrecarga pode queimar oacionamento.

O acionamento eltrico adequado a altas precises e aplicado na alimentao de mquinas deusinagem, manipulao de peas, soldagem ao arco eltrico e aplicao de adesivo.

A grande maioria das programaes ou ensinamentos de robs feita diretamente no equipamento.

sistemas de programao

Os sistemas de programao do rob podem ser classificadas em mtodos diretos ou "on-line", mistosou "on-line/off-line" e indiretos ou "off-line".

Um quadro mostra as diferentes formas de programao, em que se destaca a aprendizagem porpontos ("teach-in" em ingls).


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Os sistemas de programao abrem formas optativas em funo das necessidades definidas naaquisio do equipamento. O sistema "on-line" se caracteriza por programao direta no rob, e o sistema"off-line" se caracteriza por programao fora da clula de trabalho em terminal de computador etransferida posteriormente para a clula. Os robs aplicados para soldagem so, na sua maioria,conduzidos por uma programao "on-line", principalmente porque permitem alteraes nas variveisprimrias de corrente, tenso de arco e velocidade de soldagem.

Escolha do rob

A soldagem possui particularidades que outras operaes no possuem, como por exemplodeslocamento de peas, que so variveis diretamente relacionadas com a qualidade da solda epreviamente definidas em procedimentos. Por esta razo, a soldagem impe algumas restries robotizao, do mesmo modo que a robotizao tambm impe restries soldagem.

A escolha do rob adequado para as mais diversas aplicaes est relacionada a critriosinterdependentes que devem ser considerados de forma conjunta. Os critrios de escolha, alm de formaconstrutiva, acionamento e elemento terminal, so: volume de trabalho, preciso, repetibilidade, graus deliberdade e capacidade de carga.

Na soldagem, torna-se necessrio verificar as vrias limitaes impostas pelo prprio processo, quepodem reduzir de forma significativa o volume de trabalho fornecido na especificao-padro do rob.

volume de trabalho

O volume de trabalho, tambm chamado de rea de trabalho, diz respeito aos movimentos deposicionamento dentro de um espao atingido pela extremidade do rob. Esse volume determinado porpontos que o manipulador pode acessar com toda a estrutura estendida. Nem todos os pontos do volumeno espao apresentam a mesma facilidade de acesso; por este motivo uma avaliao criteriosa deve serfeita na seleo de robs.

A indicao do volume de trabalho deve fazer parte de qualquer especificao tcnica de um rob;tem a finalidade de orientar o usurio em funo de acesso e mobilidade, tendo como base sua aplicao.


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Conforme a variao do peso suportado pela extremidade do brao, o volume de trabalho pode serreduzido por questes de preciso no posicionamento do rob, em relao junta ou pea a ser soldada.

necessrio definir a colocao de dispositivos posicionadores das peas a serem soldadas, tendocomo base os limites ideais e no mximos e mnimos.

Os limites externos do volume, tais como ngulo de arraste e ataque, geralmente no garantem ocorreto posicionamento da tocha de soldagem em relao junta; alm disso, os robs dotados de sistemade soldagem por costura podem comprometer a costura em nvel de liberdade de movimentao, j que osngulos de ataque e arrastes da tocha influenciam o perfil, a penetrao e o acabamento do cordo desolda. importante haver um correto posicionamento da tocha em relao ao ngulo formado entre aschapas a fim de garantir a soldagem sobre a trajetria principal.

preciso e repetibilidade

Os conceitos de preciso e repetibilidade esto intimamente ligados e so fatores importantes na escolhado rob mais adequado; podem definir a qualidade final da soldagem e limitar as aplicaes.


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A preciso refere-se habilidade do rob para o posicionamento de um ponto terico desejado dentrodo volume de trabalho. Est diretamente relacionado com a capacidade de carga do rob.

A repetibilidade a habilidade do rob para identificar um ponto no espao, posicionar um elementonesse ponto e repetir a ao, quando comandado a faz-lo. A partir de um ponto previamente programado,o rob pode, pela repetio, manter seu posicionamento prximo mas fora das especificaes,caracterizando maior repetibilidade e menor preciso; em outra situao, quando o rob mantm oposicionamento dentro das especificaes, caracteriza-se maior repetibilidade e maior preciso; em outrocaso, ainda, o rob alterna posies dentro e fora das especificaes e no mantm o posicionamento dospontos, caracterizando menor repetibilidade e menor preciso.

grau de liberdade

Grau de liberdade refere-se ao nmero de eixos com movimentao independente em um rob; nosrobs para soldagem ao arco eltrico recomenda-se um nmero de seis graus, dotados de trs graus nopunho para permitir a mudana de postura e reduzir ou superar problemas de fabricao e posicionamentode perifricos. No se consideram aqui perifricos que podem aumentar os nveis de movimentao.

Nos robs com seis graus de liberdade, o movimento de toro no punho muito importante para oposicionamento da tocha, principalmente no caso de solda em circunferncia; os modelos maismodernos de rob permitem uma toro superior a 360 graus.

capacidade de carga

Capacidade de carga o peso que o rob pode transportar na extremidade do punho velocidademxima.

A capacidade de carga varia em funo das aplicaes, sendo um fator relevante em termos decusto/desempenho. Geralmente, a preciso inversamente proporcional capacidade de carga do rob.


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Para soldagem ao arco eltrico, a capacidade varia em torno de 6 a 10Kg, enquanto que no processo desoldagem a ponto esta capacidade pode chegar a 150Kg.

Soldagem ao arco eltrico robotizada

Os principais componentes da soldagem ao arco eltrico com proteo gasosa em um rob articuladocom seis graus de liberdade podem ser identificados por meio de um esquema.

simulao de soldagem

possvel realizar simulaes de soldagem, principalmente em peas complexas, sem que hajafisicamente a soldagem; isto graas a um software especial que analisa as funes mais crticas dasoldagem a fim de minimizar ciclos (tempos), facilita programaes e fornece ao rob a capacidade dedeciso. As linguagens de programao utilizadas so as normais da informtica, conduzidas porprofissionais familiarizados com este tipo de trabalho.

programaao para soldagem

Entre as formas de programao para soldagem, a forma ponto a ponto uma das mais aplicadas.Nesta programao, o operador faz o rob memorizar a sequencia adequada para realizar determinadaoperao em tipos de interpolao, que uma forma de deslocamento entre dois ou mais pontos,definindo as variveis da soldagem a cada ponto.

Na programao por pontos, as informaes bsicas necessrias para o ensinamento so: definio daposio fsica do rob; pontos de ensinamento; tipo de interpolao tendo como referncia o prximoponto; estabelecimento ou no do arco eltrico; recebimento ou envio de sinais externos; definio dosparmetros de soldagem.


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0- Ponto de origem. Interpolao articulada Alta velocidade. Acelerao e desacelerao.

7 - Interpolao linear. Velocidade de avano constante. No realiza soldagem.

2-Interpolao linear. Velocidade de solda. Realiza a soldagem. Valor de corrente e tenso

3- Interpolao circular. Com velocidade de soldagem, Soldagem tipo costura, Frequncia deentrelaamento, Tempo de enchimento, Valor de corrente e tenso.

4 - Interpolao circular. Com velocidade de soldagem. Soldagem tipo costura. Frequncia deentrelaamento Tempo de enchimento. Valor de corrente e tenso.

5- Ponto de sada. Interpolao articulada. Acelerao e desacelerao. Alta velocidade

6- Final de programa. Fisicamente, este ponto, em geral, o mesmo ponto de origem Os dados daprogramao so armazenados na unidade central de programao e armazenamento e podem serlistados a partir de um trabalho (job" em ingls) previamente definido.

funo costura

A funo costura um recurso dos robs utilizados em soldagem, principalmente para soldagem dechapas espessas, enchimento de juntas em ngulo e quando se deseja uma reduo do nmero de passes.O rob descreve, atravs da programao, um movimento combinado no sentido da junta entre a trajetriaprincipal, circular ou linear, e transversal.

Parmetros de soldagem

Os parmetros primrios de soldagem so: corrente (em ampres), tenso de arco (em volts) evelocidade de soldagem. Quando se utiliza o recurso costura, outros parmetros so necessrios, como:distncia entre pontos da costura, freqncia de entrelaamento e tempo de pa rada da movimentao dorob nas extremidades da junta.

Todos os parmetros devem estar em sincronismo para permitir uma solda uniforme; caso contrrio, orecurso de costura poder resultar em uma solda com mordeduras, falta de fuso e desalinhamento,podendo comprometer tambm a resistncia mecnica.


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A forma de programao tipo costura pode ser variada em funo do tipo de rob e dos prpriosrecursos de programao disponveis nos equipamentos.

A caracterstica fsica ou geomtrica do cordo de solda realizado pelo deslocamento tipo costura obtida por meio de programao e posicionamento fsico do rob.

As distncias indicam o posicionamento fsico do rob na programao e seus pontos com relao aosparmetros de soldagem. Neste tipo de programao, so necessrios sempre trs pontos para realizar acostura, distribudos na junta de maneira variada; um dos pontos indica a trajetria principal e os demais acostura propriamente dita.

fonte de energia

O desenvolvimento e aperfeioamento da fonte de energia para soldagem ao arco eltrico permitiu umcrescimento acentuado da robotizao deste processo. No entanto, apesar de j ter ocorrido uma grandeevoluo,

existe ainda um conceito equivocado de que rob, fontes de energia e perifricos devem ser tratados


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isoladamente. A integrao do sistema o que garante o funcionamento adequado da operao e assim osresultados atendem s expectativas do usurio.

A comunicao entre fonte de energia de soldagem e unidade de processamento do rob atravs desinais pode detectar anormalidades e ainda proteger o sistema, pois ambas so dotadas de circuitoseletrnicos especialmente projetados para permitir uma soldagem rpida, estvel e com qualidade.

As mquinas dotadas de recursos para atender s aplicaes em sistemas robotizados atingem acorrente de soldagem selecionada em tempos menores, o que permite uma solda de melhor qualidade.

A resposta dinmica da fonte de energia fator importante, pois na robtica so empregadas altasvelocidades de soldagem, de at dois metros por minuto. A fonte pode controlar a reduo no tempo deelevao da corrente quando se inicia o arco atravs do controle eletrnico da indutncia, de circuitosretificadores e de avanado sistema de disparo. Isso reduz a ondulao da corrente de sada, permitindouma soldagem estvel e reduo do ndice de respingos.


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flexibilidade do rob de soldagem

Alguns perifricos ampliam a flexibilidade do rob aumentando o grau de liberdade e otimizandotempos de posicionamento do rob e das peas a serem soldadas. Exemplos de perifricos posicionadoresso a mesa indexadora, os trilhos deslocadores e os posicionadores, os quais permitem ao rob trabalharna posio para baixo.

controle da soldagem robotizada

O controle da soldagem robotizada feito por meio de sensores capazes de imitar movimentoshumanos, de reconhecer posies de soldagem, de detectar e corrigir falhas e de inspecionar resultadospor meio de raios X.


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sensor

O sensor um detector por meio do qual possvel monitorar e controlar a operao de soldagem.Com base na sua prpria capacidade para detectar situaes externas e internas que afetam os resultadosda operao de soldagem, o sensor pode transmitir uma ocorrncia externa ou interna unidade deprocessamento do rob, sob a forma de um,sinal.

As situaes externas esto relacionadas a a Iteraes no dimensional da junta, no alinhamento docordo, na presena de pontos de solda, enquanto situaes internas se referem a forma de arco, banho ciefuso, penetrao, distribuio da temperatura.

Caractersticas

Os requisitos inerentes aos sensores incluem capacidade de manter a preciso adequada ao processode soldagem, capacidade de no serem afetados pela influncia de perturbaes induzidas pelo processode soldagem, durabilidade satisfatria, baixo custo, fcil manuteno, larga gama de aplicaes, alm deserem compactos e leves. A escolha dos sensores depende do objetivo interno e externo, isto , docontrole de soldagem ou do equipamento pode ser exemplificada no quadro.


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Os sensores podem ser classificados em sensores classificao de contato e sensores de no contato;cada um dos tipos inclui componentes especficos para a funo que desempenha.

Os sistemas eletrnicos de comunicao permitem identificar anormalidades durante a soldagem einterromper o processo quando detectadas. As anormalidades e suas causas podem ser visualizadas noquadro.

viabilidade do rob na soldagem

A deciso quanto a automatizar ou no deve considerar alguns aspectos do trabalho robotizado. Orob substitui o ser humano com maior eficincia principalmente quando se trata de trabalhos repetitivos,nos quais o homem se torna desmotivado aps determinado tempo.

Outros exemplos da viabilidade da robotizao so as situaes perigosas e nocivas sade, comotrabalho com materiais radiativos, manuseio de peas e ferramentas complexas e pesadas, que exigem


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cuidados com a segurana do operador; trabalho em ambientes agressivos ao ser humano e, finalmente,reduo de custos de soldagem no que se refere a tempos e consumveis.

Um estudo bem estruturado reduz os pontos de incerteza relacionados deciso da implantao de umsistema robotizado. Dentro do segmento industrial, existem diferentes condutas, pensamentos,metodologia de trabalho e recursos financeiros; porm alguns dados concretos ajudam na orientao. Aviabilidade deve ser estudada segundo parmetros objetivos e subjetivos. Em nvel mundial, as empresasautomatizam levando em conta produtividade, competitividade, qualidade e reduo de custo.

Os parmetros objetivos so: produtividade, exequibilidade, controle da qualidade, economia dematerial, mo-de-obra, flexibilidade, ajuste ("set-up" em ingls) e substituio de trabalhos em ambientescom condies adversas ou perigosas.

Os parmetros subjetivos so: marketing e imagem, reduo de reas ocupadas, desenvolvimento deprocesso (pesquisa) e incorporao de tecnologia e qualidade final ao produto. Estes parmetros estoidentificados com a metodologia de uma clula flexvel.

clula flexvel

Clula flexvel corresponde a uma unidade de trabalho composta por equipamentos e mquinascapazes de serem manipulados e de terem sua configurao alterada para a produo de uma grandevariedade de produtos.

No incio, a automao visava a maior produtividade e melhoria da qualidade; era ento denominadade automao rgida, pela qual se fabricavam grandes quantidades e produtos restritos. Com o passar dotempo, as ideias e conceitos se adequaram produo de poucas unidades, porm com maiordiversificao; a preocupao, agora, enfocar a automao global e flexvel e o rob veio atender a estanecessidade. Todo servio mecnico repetitivo e rotineiro vai, aos poucos, se transformando em sistemasde automao integrados manufatura.

A integrao da manufatura a continuidade natural de uma tendncia na direo da automao queenvolve tecnologias como CAD/CAM, comando numrico computadorizado (CNC) e robtica, formandoa clula integrada manufatura (CIM).

clula integrada manufatura - CIM

Clula integrada manufatura (CIM) pode ser definida como um sistema composto por uma rededistribuda de computadores e uma base comum de dados usados para combinar e coordenar de modoharmnico, funes como: projeto de produtos, planejamento, programao de produo, compras,inspeo, montagem e atividades de gerenciamento. , portanto, um processo de gerenciamento daautomao industrial no mbito global da empresa, ou seja, um programa sob cuja orientaoplanejam-se, executam-se e integram-se projetos de automao industrial.

comparao entre sistema manual e automatizado

Uma comparao entre o sistema manual e o sistema automatizado considera o tempo de soldagemcom arco aberto, o tempo de ajuste ("set-up"), consumo de gs em litros por hora da pea produzida,consumo do arame em quilogramas por hora da pea produzida, tempos de deslocamento, tempo de


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carregamento e descarregamento da pea e a rea til utilizada. Para citar exernplos da comparao entreo sistema manual e o robotizado na indstria nacional, considere-se o trabalho com uma chapa de aocarbono de 4,5mm de espessura que utiliza como consumvel um arame slido ER-70 S 6 com dimetrode 1,2mm; como gs de proteo o C02 com vazo de 15 litros por minuto; polaridade inversa com atocha no positivo; corrente de 320A e tenso de 31,5V e velocidade de soldagem de 190cm/min. Osvalores comparativos podem ser vistos nos quadros.

Os tempos de preparo so baseados no mtodo MTM (Methods Time Measurement), que divide cadaatividade em movimentos bsicos. Os dados obtidos atravs de testes prticos comparativos orientam aviabilidade tcnico-econmica do rob, comparando os parmetros comuns de soldagem por processoautomtico, semi-automtico e manual com a proposta robotizada e avaliando criteriosamente osbenefcios que o sistema pode trazer. Uma comparao de tempos de soldagem, em segundos, para asoperaes de duas peas pode ser vista no quadro.


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preparao da junta

A preciso da trajetria de soldagem da junta vai depender, em grande parte, da qualidade dapreparao das juntas ou dos subconjuntos a serem soldados. As operaes realizadas numa dadafabricao so normalmente de corte, dobramento, estampagem e usinagem. Os sistemas de preparaodas juntas atravs destas operaes devem ser reavaliados para soldagem robotizada, de forma a encontraro melhor processo de preparao; podem ser necessrios investimentos adicionais no programados, osquais devero ser considerados logo no incio do projeto para evitar surpresas.

tolerncias e ajustes dimensionais

As tolerncias e os ajustes dimensionais seguem as recomendaes exigidas e estabelecidas peloprojeto; tambm possvel utilizar padres especficos e normas de fabricao de cada produto dentro decada empresa. As normas regem tolerncias de junta, de solda, de montagem e fabricao, de deformaoe preciso de posicionamento.

A avaliao dos parmetros considerados mostrada no quadro.


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repetibilidade na preparao da junta

Deve-se levar em considerao em primeiro lugar, as tolerncias cujas minimizaes estocorrelacionadas com os menores custos de fabricao. Os custos dos equipamentos, bem como os custosde melhoria da qualidade aps a soldagem devem, portanto, ser levados em considerao.

Os resultados satisfatrios da soldagem robotizada esto intrinsecamente ligados repetibilidade napreparao da junta e manuteno das tolerncias dimensionais estabelecidas no projeto.

Quando a preparao da junta estiver em conformidade com uma dada especificao, obtm-se umpadro de qualidade para soldagem robotizada; por outro lado, a falta de repetibilidade para uma mesmaprogramao impe defeitos solda, casos em que eventualmente se costuma culpar o rob. O quadropermite visualizar os problemas causados pela falta de repetibilidade.

aspectos de segurana

Os dispositivos de segurana tm importncia fundamental em uma instalao robotizada. Com efeito,a presena de elevada energia e de deslocamento de partes mveis com movimentos rpidos criacondies para ocorrncia de acidentes.

Uma comparao entre rob e equipamento convencional com CNC pode ser vista no quadro.


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comum que durante o perodo de trabalho o operador de rob precise programara mquina, prepararo local, fazer testes ou realizar controle visual da operao. Os robs operam frequentemente com vriosequipamentos ao mesmo tempo, por vezes alimentados por fontes diferentes. Estes aspectos o tornammais perigoso, pois os riscos esto relacionados com a complexidade da instalao.

requisitos de segurana

No projeto de um sistema de soldagem robotizado devem-se considerar alguns requisitos de segurananecessrios proteo do pessoal. Esses requisitos so: segurana do rob, segurana dos circuitos esegurana do ambiente.

A segurana do rob prev espao limitado de movimentos por hardware e por software, travas paraos eixos, velocidade controlada e reduzida durante fases de programao e sinalizao de segurana.

A segurana dos circuitos deve permitir parada de emergncia, parada de segurana, reduo develocidade, limitaes da zona de trabalho e controle dos sistemas de sinalizao da zona de trabalho.

as normas de segurana para utilizao do rob ainda esto sob forma de proposta e variam de paspara pas; a norma ISO 10 210 poder ser adotada para disciplinar o assunto

A segurana do ambiente compreende divisrias de proteo, cuidado no carregamento edescarregamento de peas e proteo contra radiao do arco eltrico, fumos e respingos.

treinamento e educao

A empresa deve proporcionar treinamento operacional, de manuteno, de programao e desegurana aos funcionrios envolvidos, supervisores, lderes e demais pessoas que circundam a rea.Sempre que possvel, deve-se restringir ao mximo o acesso de pessoas rea do rob. A capacitaotcnica de pessoal deve sempre estar conjugada reciclagem e abordagem de aspectos de segurana.

Link Relacionado:

Soldagem Coleo tecnolgica SENAI 1 ed. 1997


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