robótica
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Jaime Cabrera Martínez Responsável de Maquinaria Mercado Ibérico Weidmüller, S.A.
DOSSIER SOBRE MÁQUINAS-FERRAMENTA
Conetividade sem contacto entre o controlo e a ferramenta nos robots A robótica significou uma mudança radical na melhoria da produtividade e da qualidade na última revolução industrial. As fábricas de automóveis são um exemplo evidente da aplicação destes elementos, uma vez que graças a estes são automatizadas tarefas complexas que requerem uma elevada precisão e que limitam a capacidade de produção. Atualmente, numa fábrica de automóveis encontramos centenas de robots que se encarregam de tarefas complexas e que requerem muita precisão nas áreas de trabalho de chapa metálica (soldadura) e pintura, reduzindo o tempo necessário para estes processos e garantindo uma qualidade uniforme no acabamento dos veículos. A quarta revolução industrial (ou Indústria 4.0) está a transformar os nossos sistemas de fabrico para que sejam muito mais flexíveis, produtivos e eficientes. Os robots continuam a ter um papel fundamental uma vez que são cada vez mais utilizados em tarefas diferentes e interagem com os operadores durante os processos de produção.
LIGAÇÃO CONTROLOFERRAMENTA Neste artigo iremos centrar-nos nos desenvolvimentos que já estão a ser implementados e nos que serão desenvolvidos nas ligações para o controlo da ferramenta. Geralmente um robot utiliza uma ferramenta ou uma máquina para um determinado objetivo, como por exemplo uma pinça de soldadura, uma ferramenta de movimentação ou uma ferramenta para pintar. Esta ferramenta controla-se a partir de um quadro de controlo, através do qual deve transmitir os sinais, a potência e os dados entre ambos (Figura 1):
Figura 1. Ligação do sinal, potência e dados entre o quadro de controlo e a ferramenta.
Antigamente utilizava-se a ligação em paralelo (fio a fio) para transmitir os sinais e a alimentação. Mas hoje em dia os sistemas de bus de campo foram substituídos por este tipo de cablagem que oferece múltiplas vantagens. A ligação em paralelo implica-
va utilizar um elevado número de fios, criando uma ligação mais complexa e que aumentava à medida que aumentava o número de sinais. Além disso isto ainda complicava mais as tarefas de manutenção, uma vez que qualquer erro ou falha implicava uma dificuldade acrescida na hora da deteção e reparação. Cada ferramenta requeria sensores e atuadores específicos e isto tornava a cablagem de cada robot diferente. Graças à cablagem no bus de campo, a maioria destes problemas foram completamente resolvidos. Neste tipo de ligação, os sensores e os atuadores da ferramenta ligam-se a um dispositivo de bus de campo geralmente com um IP elevado (Figura 2). E desta forma, entre o controlador e a ferramenta apenas é necessário executar dados e potência. Isto simplifica muito a cablagem uma vez que com apenas dois cabos o problema da comunicação fica resolvido.
Figura 2. Dispositivo IP67 de bus de campo.
CABLAGEM DE BUS DE CAMPO. STANDARDIZAÇÃO Atualmente os protocolos mais utilizados são aqueles que se baseiam nas tecnologias Ethernet (Profinet, Ethernet/IP, entre outros). Os fabricantes de automóveis tal como os fabricantes de componentes para a automatização e as diferentes associações desenvolveram grupos de trabalho para a padronização deste tipo de soluções. Por exemplo, o consórcio alemão de fabricantes de automóveis (AIDA), em colaboração com a associação de Profibus, definiu que a Profinet é o sistema de bus de campo para as suas aplicações. Para além disso foi normalizado um sistema de ligação com base na tecnologia Push-Pull para a comunicação entre o controlo e a ferramenta para robots. Mediante estes conetores e graças à utilização de caixas de interligação localizadas nos diferentes eixos do robot, é possível estabelecer uma comunicação fiável e segura entre o controlo e a ferramenta (Figura 3). Os robots operam, muitas vezes, em ambientes de trabalho complicados, com ruídos, problemas de equipotencialidade e