Projeto para montagem robótica

Observando um robô SCARA montar rapidamente várias pequenas peças de plástico, é difícil não pensar nele como uma pessoa – uma pessoa rápida, precisa e incansável, mas mesmo assim uma pessoa.

Na realidade, equiparar as capacidades dos robôs e dos montadores humanos é arriscado. O que é fácil para um montador humano pode ser difícil ou impossível para um robô e vice-versa. Para garantir o sucesso da montagem robótica, os engenheiros devem adaptar as suas peças, produtos e processos aos requisitos exclusivos do robô.

Idealmente, os engenheiros deveriam abordar as questões relacionadas à montagem robótica no início do processo de projeto. De acordo com Thierry Dumont, diretor de vendas e gerenciamento de produtos da Bosch Rexroth Corp. em Schwieberdingen, Alemanha, construir uma célula de trabalho robótica é mais difícil para um produto que foi originalmente montado manualmente do que para um produto que foi projetado para ser montado automaticamente.

“Pode ser complicado porque as peças não foram projetadas para automação”, diz ele. “Se pudermos trabalhar com o cliente enquanto ele projeta o produto, poderemos incorporar recursos que podem não acrescentar nada ao produto em si, mas podem melhorar bastante a montagem.”

Tom Reek, vice-presidente de automação da fabricante de pinças SCHUNK, concorda. Ele afirma que os melhores projetos de automação são aqueles com peças e processos bem definidos. O projeto da peça foi finalizado e o caminho do robô desde a coleta da peça até a entrega foi determinado.

“Os problemas surgem quando o desconhecido entra em jogo”, diz ele. “Por exemplo, se projetarmos uma pinça para manusear uma peça, mas o design mudar. Agora, de repente, há um problema de folga ou uma característica na superfície que não nos permite segurar adequadamente a peça.

“Ou podemos projetar uma pinça para pegar a peça em uma orientação, mas ela sai do alimentador em uma orientação diferente que não nos permite segurar as áreas que pretendíamos originalmente.

“Também queremos saber para onde vai a peça. Se o robô estiver apenas retirando uma peça de uma máquina de moldagem por injeção e jogando-a em uma lixeira, liberar a peça não será grande coisa. Mas se, por exemplo, o robô estiver inserindo um conector em uma montagem, precisamos saber quais superfícies podemos agarrar e qual a profundidade da montagem.”

Para garantir o sucesso da montagem robótica, os engenheiros devem adaptar as suas peças, produtos e processos aos requisitos exclusivos do robô. Foto cortesia de Robert Bosch GmbH

Muitas das diretrizes de projeto para melhorar os processos de montagem manual e mecanizada também se aplicam à montagem robótica. Por exemplo, reduzir o número de peças num produto reduzirá custos e aumentará a fiabilidade do processo, independentemente do tipo de equipamento utilizado para a montar.

Outras diretrizes são mais específicas para robôs. Por exemplo, ao contrário dos montadores humanos, a maioria dos robôs não consegue segurar uma peça com uma mão e uma ferramenta com a outra. Em vez disso, os robôs SCARA e cartesianos são “de uma mão” e só podem se mover ao longo de três ou quatro eixos. Como resultado, os produtos devem ser projetados de forma que possam ser montados em camadas, de baixo para cima.

“Se o produto não foi projetado para montagem robótica, muitas vezes você verá que ele precisa ser acessado de vários lados”, diz Dumont. “Você quer que tudo seja acessível de cima.”

A reorientação de uma montagem adiciona tempo de ciclo sem agregar valor. Também aumenta o custo dos equipamentos. E, em vez de um robô SCARA ou cartesiano, as montadoras podem precisar de um robô de seis eixos mais caro.

Por razões semelhantes, as peças devem ser projetadas para permanecerem no lugar após serem instaladas pelo robô. Melhor ainda, as peças podem ser projetadas com encaixes instantâneos, eliminando a necessidade de fixação, soldagem ou colagem posterior. Além disso, como os robôs não podem se mover com a mesma repetibilidade que a automação dedicada e “rígida”, as peças devem ter recursos de autoalinhamento, como bordas ou chanfros, para ajudar o robô a inseri-las.

“Uma das primeiras coisas a considerar ao projetar uma montagem é: 'Os componentes querem ficar juntos?'”, afirma Phil Baratti, gerente de engenharia de aplicações da Epson Robots. “Se você tiver que forçar o encaixe das peças quando elas deveriam se encaixar no lugar, você poderá ter problemas com a montagem automatizada.”