Prof. Kairo de Barros Guimarães
MANUFATURA CELULAR E SISTEMAS FLEXÍVEIS
Aula 08 - SISTEMAS DE PRODUÇÃO AUTOMATIZADOS
Outubro de 2016
Prof. Kairo de Barros Guimarães
SISTEMAS DE PRODUÇÃO AUTOMATIZADOS
Prof. Kairo de Barros Guimarães
O que é um sistema automatizado?
É uma coleção de dispositivos que trabalham junto para realizar
tarefas ou produzir um produto ou uma família dos produtos.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Um automóvel, para o exemplo, é um sistema automatizado. O
automóvel tem um cérebro eletrônico para receber entradas dos
vários sensores e para controlar as saídas que regulam a operação
do motor e outras funções tais como o sistema antibloqueio do
freio.
Um sistema de alarme residencial é um outro sistema
automatizado. Seu controle recebe a entrada dos sensores e dos
interruptores situados em portas e as janelas da casa. Se este
controle receber um sinal que uma porta ou uma janela estiveram
abertas, soa o alarme e a polícia é acionada.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Os sistemas automatizados industriais podem ser uma máquina ou
um grupo das máquinas chamadas de célula.
Os dispositivos incluem aqueles que produzem realmente o produto
e que fornecem suporte, controle, e realimentação do sistema. Os
quatro tipos básicos de dispositivos em uma célula são produção,
suporte, controle e retroalimentação.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Dispositivos de produção
Os dispositivos da produção podem incluir robôs, máquinas
do controle numérico computadorizado (CNCs), dispositivos
pesados de automação, e assim por diante. Os dispositivos
da produção agregam valor ao produto. Executam processos
de manufatura tais como usinagem, montagem, solda,
pintura, e outros processos para dar forma a uma peça
completa.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
ROBÔS
Os robôs são usados para muitas funções em uma célula incluindo
tarefas repetitivas tais como mover e posicionar as peças entre
dispositivos e tarefas da produção tais como soldagem.
São rápidos e precisos. Cada um dos diversos tipos de robô -
elétrico, pneumático e hidráulico - tem suas próprias vantagens.
Os robôs pneumáticos são bons para tarefas simples como
posicionamento de partes entre dispositivos. Os robôs pneumáticos
são baratos, rápidos e precisos, mas possuem algumas limitações.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Não são bons para tarefas complexas e são muito limitados no número das
posições que podem se mover.
Robôs elétricos, que são muito versáteis, são usados posicionando, soldando e
em muitas outras tarefas. Os robôs elétricos são rápidos e precisos, mas são
muito mais caros do que robôs pneumáticos.
Os robôs hidráulicos são bons para a pintura e aplicações pesadas. São rápidos
e podem mover-se suavemente, tornando-os eficazes para aplicações de
pintura.
São também bons para as aplicações perigosas em que uma faísca elétrica
poderia causar uma explosão.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Integração do robô
Os robôs são relativamente fáceis de programar e integrar em células.
Muitos robôs são movidos simplesmente para cada posição e uma
chave é usada ensinar cada posição.
Outros robôs são programados usando linguagens especializadas para
robótica. Os robôs têm entradas digitais (on/off) e saídas digitais (I/0).
Estas entradas e saídas são conectadas facilmente aos dispositivos do
controle, tais como PLCs, computadores ou outros dispositivos.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
A maioria de células robotizadas esperam uma entrada para dizer
ao robô o que fazer. Ele então executa uma tarefa e emite uma
saída a um controlador da célula para dizer ao dispositivo de
controle que terminou a tarefa e está esperando outras instruções.
Esta troca das entradas e das saídas entre dispositivos é chamada
“handshaking” (aperto de mão).
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Computer Numerical Control Equipment(CNC)
As máquinas do CNC são as máquinas cujos movimentos e as
ações são controladas por um computador.
Podem ser processos de manufatura, tornos e fresas; máquinas
para perfurar o metal; máquinas de descarga elétrica (EDMs), as
quais usam um fio ou um eletrodo e faíscas elétricas para cortar
metais; máquinas de fabricar molas; e máquinas a laser ou plasma
corte de metais.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
As máquinas de CNC são programadas com códigos e números
simples.
Os códigos dizem à máquina que tipo de função a executar, e os
números dizem-no quão distante mover-se.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Dispositivos Pesados Automatizados para Produção
Um dispositivo pesado automatizado é projetado geralmente para
uma finalidade específica e em consequência, tem pouca
flexibilidade.
Os dispositivos pesados automatizados podem ser projetados para
serem usados como dispositivos de produção ou como dispositivos
de suporte ou apoio.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
EQUIPAMENTOS DE SUPORTE OU APOIO
Equipamentos de apoio podem incluir sistemas de armazenamento
automatizado/fornecimento automatizados (AS/RS),
transportadores, dispositivos pesados automatizados e assim por
diante.
Equipamentos de suporte ou apoio são usados para o
armazenamento e o fornecimento de material bruto, produtos em-
processamento e produtos terminados. Computadores controlam
estes dispositivos de armazenamento automatizados.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
O uso do computador assegura também que o produto mais velho
no armazenam seja usado primeiramente.
Um típico sistema AS/RS tem três eixos de movimento: um eixo-x
que se move ao longo do assoalho, um eixo-y para movimento
sobe/desce, e um eixo-z para movimentar para dentro e para fora
habilitando-o a pôr o produto na área de armazenamento.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Transportadores
Os transportadores são usados para mover o produto entre células
e processos e classificar o produto. Isto significa que usando
sensores ou leitores simples do tipo código de barra, um
transportador pode ser usado para enviar o produto ao lugar certo,
detectando que tipo de produto está presente.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Paleteiras
Paleteiras são usadas para pegar caixas de uma célula e embalá-las
em um pallet que contem muitas caixas. A Paleteira também
envolve as caixas com plástico para prendê-las juntas e para
protegê-las para o transporte.
Uma paleteira pode ser considerado um dispositivo pesado
automatizado porque é geralmente usada para um trabalho
específico.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
DISPOSITIVOS DE CONTROLE
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Programmable Logic Controllers (PLCs)
Um PLC é o tipo o mais comum de controlador de célula; coordena
todos os dispositivos restantes.
O PLC é como o cérebro da célula. É um computador projetado
para ser facilmente utilizado por eletricistas e técnicos.
É programado em uma linguagem chamada lógica ladder, que
lembra os diagramas que eletricistas e técnicos compreendem. Um
PLC é também útil para integrar e controlar outros dispositivos.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
DISPOSITIVOS DE REALIMENTAÇÃO
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Sensores
Os sensores estão disponíveis para quase todo tipo de aplicação.
Os sensores são como os olhos, orelhas e o tato de uma célula.
Fornecem realimentação ao dispositivo de controle para lhe
informar o que está acontecendo na célula.
Os sensores podem ser do tipo digitais simples (on/off) ou do tipo
analógico mais complexo, que fornece uma saída que seja
proporcional à entrada.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Um exemplo é um sensor usado medir a temperatura. Um sensor
analógico solta uma corrente diferente para cada temperatura e
fornece mais informação do que um do tipo digital, mas é mais
caro.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Os sensores digitais simples são os mais comuns. Incluem foto-
sensores, sensores indutivos para detecção de objetos de metal,
sensores capacitivos usados para detecção de qualquer objeto,
sensores ultra-sônicos para detectar objetos ou a distância ao
objeto usando o som e interruptores de alcance simples.
Sensores que encostam no produto são chamados sensores de
contato. Sensores que não tocam no produto, como foto-sensores,
são chamados no-contact, ou de proximidade. Os sensores
eletrônicos (no-contact) são sensores de maior confiabilidade e
velocidade de resposta do que os mecânicos (sensores de contato).
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Sistemas de Visão
Os sistemas de visão são usados para inspecionar a qualidade de
um produto. A inspeção pode ser usada para verificar e assegurar
que todos os componentes estão presentes em uma placa de
circuito impressa, para medir o tamanho do produto ou para ler
etiquetas e assegurar que estão completas e precisas.
Os sistemas da visão estão tendo seu uso e importância
aumentados na indústria. São muito mais precisos do que seres
humanos para executar tarefas repetitivas da inspeção.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Operação do Sistema de Visão
Os sistemas de visão baseiam-se no contraste para tomar decisões.
Uma imagem feita com uma câmera é analisada pelo computador.
A iluminação do objeto é muito importante porque a maioria de
sistemas da visão podem perceber somente através do contraste.
A placa de processamento de imagens verifica cada pixel para
determinar seu nível de brilho, chamado de “nível de cinza”.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Código de Barra
O código de barra é usado extensivamente no negócio e na
indústria; virtualmente cada produto em quase cada loja é
codificado.
Muitos esquemas de código de barra estão em uso. Um é o código
de produto universal (UPC), usado tipicamente para produtos nas
lojas.
Um código de barra pode conter números do produto, informação
de data e ou especificações.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
OPORTUNIDADES NA AUTOMAÇÃO
A mudança rápida na manufatura criou uma riqueza de
oportunidades de novas carreiras.
Técnicos e engenheiros capacitados em trabalhar com estas novas
tecnologias são muito procurados pelo mercado.
A automação criou uma demanda para projetistas que sabem
utilizar sistemas CAD/CAM para projetar e construir sistemas de
automação.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Há demanda também para aqueles que compreendem como
programar e integrar os dispositivos. Há uma necessidade para
engenheiros de campo e pessoal de manutenção, e oportunidades
tremendas estão disponíveis para os engenheiros que
compreendem essas novas tecnologias e como aplica-las.
Prof. Kairo de Barros Guimarães
Sugestões para aula prática!