Novidades sobre robôs multieixos para moldagem de peças plásticas por injeção

Por Scott Kendrick,

Gerente de projetos produtos na Sepro

Na compra de um carro, vários critérios podem ser considerados. Por exemplo, as vantagens entre um carro com tração nas 4 rodas e um com tração em 2, ou mesmo o conforto daspernas neste ou naquele modelo. O objetivo do comprador não é saber se um veículo é melhor que outro, mas sim descobrir qual é o que melhor se adapta às suas necessidades: qual é o nível de estabilidade em estradas com neve, o espaço disponível para um motorista alto, etc. Ocorre o mesmo com os fabricantes de peças plásticas por injeção, que se questionam sobre as diferentes configurações de robôs. Devido à multiplicidade de escolhas, é fundamental compreender os prós e os contras de cada solução.

ROBÔS PARA OS TRANSFORMADORES DE DE PLÁSTICO

O robô cartesiano de 3 eixos (também chamado de “robô linear”) já provou a sua confiabilidade em aplicações automatizadas de moldagem por injeção. Diferentemente dos robôs poliarticulados de 6 eixos e de dispositivos mais simples como os robôs SCARA, que podem ser utilizados em praticamente todas as aplicações industriais, os robôs cartesianos são particularmente bem adaptados para responder às necessidades específicas da moldagem por injeção. Mas de onde vem o nome “robô cartesiano”? Do filósofo e matemático francês René Descartes, que definiu o espaço de acordo com três eixos principais: X, Y e Z. Todos os robôs cartesianos possuem um eixo Z vertical que permite a eles acessar o espaço situado entre as duas metades do molde, um eixo X definido pela viga horizontal, que normalmente se estende de uma zona acima do molde a um ponto fora da máquina, e finalmente um eixo Y, que movimenta o braço vertical paralelamente à máquina para retirar as peças da cavidade do molde ou posicioná-las na área de depósito. Caso a sua necessidade seja apenas um robô para retirar uma peça da máquina em uma aplicação rápida e repetitiva, provavelmente um robô de 3 eixos será suficiente. Em compensação, caso você precise de um robô para aplicações adicionais, como manipulações suplementares no interior do molde ou no exterior da máquina, considere investir em robôs mais sofisticados de 3, 5 ou 6 eixos. Os robôs articulados de 6 eixos, os mais sofisticados, são equipados com um braço em muitos aspetos similar ao braço humano. Esse braço pode girar em torno da sua base, como um braço humano em torno do ombro. Ele se dobra ao meio como um cotovelo e dispõe de um punho que pode movimentar a garra ao longo de um movimento curvilíneo. Assim, um robô com braço articulado pode segurar um objeto sob praticamente qualquer ângulo dentro do seu raio de ação. Alguns desses movimentos foram integrados à rotação pneumática do robô linear de 3 eixos. É o que a Sepro define como rotações R1 e R2, que giram de 0 a 90º ou de 0 a 180º, sem nenhuma posição intermediária. Entretanto, dependendo do nível de automatização suplementar integrado à uma célula de moldagem (por exemplo, distribuidores de insertos ou dispositivos de controle, rebarbagem, soldagem ou decoração), a adição de rotações pneumáticas em robôs simples de 3 eixos permite integrá-los a sistemas automatizados bastante complexos.

ROBÔS DE 5 EIXOS NUMÉRICOS

Em outubro de 2012, a Sepro lançou a linha 5X Line de robôs 5 eixos numéricos. Uma linha que incorpora várias funções de manipulação de peças de um robô com braço articulado de 6 eixos, mas dentro de uma configuração familiar aos usuários de robôs lineares de 3 eixos.

Os eixos X, Y e Z são idênticos. A única diferença é com relação à rotação numérica na extremidade do braço vertical. As funções R1 e R2 estão disponíveis, porém, no lugar de movimentos completos de 0 a 90º ou de 0 a 180º, a rotação numérica pode a qualquer momento percorrer qualquer parte desses arcos, com os movimentos podendo ser executados simultaneamente. Na verdade, o robô pode se movimentar sobre os 5 eixos a qualquer momento, com um controle total.

O segredo? Os servomotores! Através de um sistema pneumático, ocorre a abertura da válvula e a rotação é executada por meio da pressão do ar, continuando até um batente mecânico. O servomotor possui um codificador de posição que detecta a localização exata do eixo de acionamento a qualquer momento. O controle do sistema é capaz de integrar os sinais de posicionamento de todos os servomotores nos 5 eixos para detectar permanentemente o posicionamento espacial exato da garra e da peça. Dessa forma, o robô pode executar movimentos muito complicados de maneira muito precisa e com um nível de repetibilidade perfeito. No caso de peças complexas que não possam ser ejetadas da cavidade por meio de um movimento retilíneo ou caso haja restrição de espaço entre as duas metades do molde ou das colunas, pode ser necessário girar a peça para retirá-la da máquina. A rotação numérica é capaz de executar esses movimentos multieixos da mesma forma que uma mão e um punho fariam, mas com muito mais rapidez e com uma precisão muito elevada. Assim que a peça saiu do molde, outras operações podem ser necessárias, como colagem, montagem ou flambagem, a fim de eliminar qualquer rebarba. Sem soltar a peça, o robô pode movimentá-la com precisão diante de uma chama estacionária ou uma unidade de colagem. É um processo muito mais eficiente do que dispor de um operador para realizar essas tarefas ou colocar a peça em um dispositivo que executa automaticamente outras operações relacionadas. Hoje em dia, os robôs cartesianos numéricos de 5 eixos oferecem uma rapidez de execução para os ciclos mais curtos e a flexibilidade de um robô poliarticulado, tanto dentro quanto fora do molde. Dessa forma, esses robôs são capazes de realizar tarefas complexas de manipulação de peças, que anteriormente eram confiadas aos robôs poliarticulados de 6 eixos.

ROBÔS POLIARTICULADOS DE 6 EIXOS

Uma das principais preocupações com relação à utilização de robôs poliarticulados com máquinas de injeção sempre foi a complexidade dos seus sistemas de programação e de controle. Mesmo um simples movimento retilíneo de um robô poliarticulado exige a coordenação do conjunto de 6 eixos. Alguns transformadores sentem portanto a necessidade de dispor de pessoal especialmente treinado para realizar a programação e a manutenção desses robôs. Essa ideia evoluiu há um ano, quando a Sepro lançou a linha 5X Line de robôs cartesianos junto com a linha 6X Line de robôs poliarticulados, projetados para utilizar os mesmos comandos que os robôs cartesianos. Com o módulo de “Depósito Simples”, o operador só precisa aprender manualmente alguns pontos e posições no ciclo do robô (pega, controle de qualidade, depósito, empilhamento, etc.). Depois, as trajetórias entre cada ponto são calculadas automaticamente, sejam elas retilíneas ou curvilíneas. Os fabricantes de peças de injeção não podem mais afirmar que os robôs de 6 eixos são difíceis de operar! Dessa maneira, eles podem considerar as configurações cartesianas ou poliarticuladas, fazendo a escolha em função da aplicação desejada.    

PONTOS FORTES E LIMITAÇÕES

Uma das grandes diferenças entre os robôs de 5 e 6 eixos está no alcance da zona de trabalho de 360º. Os robôs cartesianos trabalham seguindo um movimento paralelo ou perpendicular à máquina. Uma viga mais compridapode aumentar o alcance lateral ou, quando o robô é instalado numa configuração axial (com a viga mais longa do eixo X paralela ao eixo da máquina), é possível fazer o depósito das peças na extremidade da máquina e otimizar a utilização do espaço no solo, aproximando as máquinas umas das outras. Os robôs cartesianos são normalmente montados sobre a base fixa da máquina. Eles não podem, portanto, atingir a extremidade da injeção da máquina. À título de comparação, um robô de 6 eixos cobre um raio de ação de 360º, com alcance igual em todas as direções. Quando não estão sobre a base fixa da máquina, como os robôs cartesianos que acessam o molde por cima, os robôs de 6 eixos constituem uma boa solução automatizada, com um acesso lateral para instalações que possuam problemas de limitação de altura. Levando-se em consideração que eles acessam normalmente a área do molde pelo lado e não pelo alto, como fazem os robôs cartesianos, os robôs poliarticulados se adaptam também melhor às máquinas verticais. O raio de ação deles é bem adaptado para atingir sem dificuldade uma variedade de posições sobre a base giratória, equipando esse tipo de máquina com frequência. Porém, esses pontos fortes podem se transformar em limitações em outras circunstâncias. Assim, a montagem no piso e o acesso lateral são convenientes em caso de problemas de limitação de altura, mas podem se tornar um problema quando o espaço em torno da máquina é limitado. A entrada lateral implica na implantação dos robôs de 6 eixos atrás da máquina, para que o operador possa acessar o painel de comando facilmente. Por outro lado, o robô cartesiano oferece acesso mais simples por todos os lados da máquina. As melhorias que foram desenvolvidas para os robôs poliarticulados nos últimos anos fazem com que eles sejam tão rápidos quanto os cartesianos na execução de uma variedade de movimentos. Entretanto, os robôs cartesianos ainda são considerados mais rápidos para entrar e sair do espaço do molde para recuperar as peças. Um fator que pode ser determinante em certas aplicações de ciclos rápidos. Finalmente, se tratando de preço, mesmo com a adição da rotação numérica, um robô cartesiano é geralmente cerca de 30% mais barato do que um robô poliarticulado. Apesar disso, nenhum desses critérios deve levar à conclusão que uma configuração seja melhor ou pior que a outra. Na verdade, isso depende das condições próprias de cada empresa de transformação e de cada aplicação específica. Algumas vezes, robôs cartesianos e poliarticulados são utilizados juntos. Um robô cartesiano montado sobre a máquina pega a peça para apresentá-la à unidade poliarticulada, tendo em vista operações adicionais. Esta é uma configuração ideal para ciclos de injeção relativamente curtos e operações subsequentes particularmente numerosas, complicadas ou longas. Graças às novas tecnologias da Sepro e dos seus parceiros, mais do que nunca os fabricantes de plástico possuem um maior número de escolhas para automatizar os seus processos. Contudo, uma oferta muito grande pode dificultar a decisão de escolha com relação às funcionalidades e capacidades necessárias. Além disso, assim como você consultaria uma concessionária competente para comprar um carro, é essencial conversar antes com um fornecedor especialista e confiável para que ele possa orientá-lo com relação ao robô mais indicado para as suas necessidades.