A Elburg Engineering utiliza uma célula especial para manusear, orientar e processar componentes para a DAF

Tarefa: 
Para produzir montagens de cabinas para a DAF, é necessário manusear automaticamente fundições pesadas ao longo de processos de fresagem, perfuração, fundição e rebarbação, sem intervenção humana.

Solução:
Os robôs de manuseamento FANUC R-2000iB/165F equipados com visão e um sistema de laser, respetivamente, visualizam, posicionam e orientam as fundições e carregam e descarregam as mesmas ao longo das máquinas na célula.

Resultado:
As montagens são processadas numa única fixação. A interação perfeitamente integrada entre os robôs e as máquinas-ferramentas reduziu de forma significativa o tempo de maquinação total e aumentou a capacidade da célula.


Automatizar a fundição de metais 

A oficina de Engenharia Elburg é bem conhecida pelos utilizadores de produtos metálicos topo de gama

O reprocessamento em fundições é nomeadamente, uma das suas especialidades. Não se trata de uma tarefa simples para uma oficina de engenharia: a fundição não consiste num trabalho de alta precisão e os componentes podem apresentar variações de dimensões inevitáveis. Deste modo, não só é importante definir os acordos adequados com a empresa de fundição relativamente às dimensões de referência, como também conhecer o processo original de operação correta dos componentes das máquinas.

Montagens de cabines

Um dos componentes atualmente operados na oficina de Elburg são as montagens de cabines especiais para veículos comerciais da marca DAF. Estão disponíveis versões de fundições com fresagem, perfuração, fundição e rebarbação para destros e esquerdinos. Maarten Dijkshoorn, representante da Oficina de Engenharia Elburg, explica que, para preencher os requisitos da DAF, seria necessário desenvolver uma célula ativa, 24 horas por dia, sete dias por semana. A procura de robôs tem aumentado cada vez mais. Tal deve-se não só ao facto de representarem uma opção económica num processo contínuo, como também de serem a melhor solução do ponto de vista da saúde e da segurança. As montagens são bastante pesadas e, no entanto, no que diz respeito à elevação, são as mais práticas. Nestes casos, a carga é demasiado pesada para o pessoal para se optar por uma solução manual trabalhando por turnos. Além disso, o planeamento dos recursos humanos poderia tornar-se complicado. O parque de máquinas e o número de funcionários baseiam-se sempre num programa universal, pelo que outros projetos poderiam ser perturbados, se colocássemos nestas posições pessoas com outros cargos fixos.

Processo de produção

As fundições são introduzidas na célula, numa europalete padrão. As versões para destros e esquerdinos formam aqui um par. Em seguida, as fundições são removidas por um robô FANUC R-2000iB/165F, que as coloca numa mesa de observação. Este procedimento é efetuado com uma pinça magnética. Na mesa de observação, não só são definidas com precisão a posição e orientação, como também é confirmada a presença efetiva de duas montagens. Caso contrário, é necessário intervir. Se a presença se confirmar, um segundo robô, também um modelo FANUC R-2000iB, localizado entre três máquinas e uma BTU (unidade de fundição com perfuração), recolhe as montagens da mesa de observação e coloca-as numa posição intermédia que esteja disponível, à frente de uma das máquinas. Se uma máquina estiver disponível, o mesmo robô coloca a peça de trabalho na pinça de fixação e aguarda que uma das máquinas fique pronta para a maquinação. Quando a máquina fica pronta, o robô descarrega-a e coloca o componente na estação intermédia, para que seja possível colocar os novos componentes diretamente na máquina vazia. A maquinação demora aproximadamente vinte minutos e, subsequentemente, a pausa deverá ter a duração mínima possível. A máquina volta a funcionar e os componentes anteriormente operados são removidos, sendo retirados da estação intermédia e colocados novamente na unidade de fundição com perfuração. Os eixos do servomotor da unidade de fundição com perfuração são controlados pelo próprio robô, para que a BTU funcione efetivamente como uma extensão (sétimo e oitavo eixo) do robô. Se o processamento for efetuado integralmente na BTU, o robô coloca o componente numa mesa de montagem. O primeiro robô a estar agora equipado com uma pinça mecânica (de um modo geral, a combinação da pinça magnética/fixação não é ideal) coloca o componente na estação de rebarbação. Esta consiste basicamente numa escova de aço com montagem em motor, para que o movimento do robô compense o desgaste da escova. Após a rebarbação, o componente é colocado numa europalete com o produto pronto e inicia-se um novo ciclo completo.

Soluções prontas a utilizar

"Existem vários mecanismos no sistema que tornam a célula única", afirma Stefaan Poppe da Gibas. Enquanto integrador e fornecedor de robôs para máquinas CNC, está profundamente envolvido no design final da célula. "Em primeiro lugar, são efetuados ajustes individuais nas máquinas para ser possível apesar de tudo, gerir um tamanho de componente adequado, em combinação com moldagens inteligentes e utilizando uma máquina relativamente pequena. Este procedimento é efetuado tendo em conta a viabilidade económica do projeto. A qualidade também foi tida em consideração: Pretendíamos realizar as montagens de cabines numa única fixação. Ainda neste contexto, é importante analisar a interação dos robôs e das máquinas. Ao permitir que as operações de fundição com perfuração que utilizam uma unidade BTU se realizem fora das máquinas, a Oficina de Engenharia Elburg poderia abdicar do CNC de quatro eixos, o que representa obviamente uma vantagem do ponto de vista económico. Tem ainda uma influência positiva no tempo total de maquinação e na capacidade da célula; poderíamos reduzir o tempo de produção de 37 para 20 minutos, através da otimização do processo global. Por fim, também foi possível obter alguns êxitos notáveis em termos de visão. Portanto, apesar de um ambiente industrial exigente e de um produto complexo e pesado, com múltiplas nuances, conseguimos, ainda assim, colocar os robôs a operar eficazmente em conjunto. Equipámos o primeiro robô com capacidade de visão e o segundo com um sensor laser, pelo que, no caso de o sistema de visão não detetar a peça de trabalho, esta será efetivamente detetada.

Parceria

Por vezes, é importante reduzir ao máximo o tempo de manuseamento. Neste caso, a prioridade recaía essencialmente na continuidade, qualidade e fiabilidade. O setor automóvel apresenta constantemente requisitos com elevado grau de exigência aos fornecedores. Tendo conseguido satisfazer estes requisitos, a Oficina de Engenharia Elburg congratula-se com o elevado nível de cooperação alcançado com a Gibas. Dijkshoorn: Envolvemos a Gibas logo numa fase inicial, tendo em vista a conceção deste projeto de raiz. Este é um método com resultados eficazes recorrentes e comprovados. A grande vantagem reside no facto de termos conhecimento do processo internamente, de dominarmos as fundições complexas e de estarmos empenhados em desenvolver moldagens apropriadas, enquanto a Gibas não só é um integrador de robôs, como também um fornecedor de máquinas CNC prontas a utilizar. Estes equipamentos podem ser adaptados aos nossos requisitos e podem comunicar entre si sem quaisquer problemas. Poppe acrescenta: "No nosso setor, em que nos deparamos frequentemente com projetos similares, não é possível trabalhar em função da relação cliente/fornecedor tradicional. É necessário criar novos conceitos e antecipar as mudanças no mercado. Deste modo, foi inicialmente desenvolvida uma célula mais pequena para a produção de uma menor quantidade de montagens de cabine. No entanto, uma vez que a expansão continuou a manter-nos ocupados, a questão foi considerada de tal forma emergente pela DAF que decidimos adaptar a célula. Embora o design inicial tivesse sido concebido com duas máquinas e um robô, atualmente inclui três máquinas com dois robôs. Só é possível implementar estas alterações de forma tão rápida se todas as partes estiverem em sintonia. Dijkschoorn realça, em forma de conclusão, que o envolvimento no setor, numa fase inicial, é relevante para um processamento adequado dos pedidos. "Por vezes, o desenvolvimento é realizado em conjunto, através da consolidação de determinados conceitos, pelo que, se surgir uma proposta, temos capacidade de resposta imediata. Deste modo, a posição ocupada é vantajosa em relação à concorrência: a capacidade de mudança imediata é a solução para não perder oportunidades. No entanto, para tal é necessário agir em parceria e partilhar os riscos do tempo investido.

Robotização rígida

Quando questionado se a utilização de robôs também confere maior flexibilidade ao processo, Poppe coloca algumas reticências. "Como é óbvio, o robô é flexível, mas no caso de projetos de produção em massa, prontos a utilizar, é investida uma grande quantidade de tempo e de dinheiro na obtenção de uma solução para um produto específico. A principal vantagem reside no facto de poder tornar o processo completamente automático. Terá de decorrer eficazmente e de ser fácil para o operador. É este um dos motivos pelos quais optamos essencialmente por robôs da FANUC. São conhecidos no mercado pela sua fiabilidade e facilidade de utilização. Contudo, tal não atenua o facto de que, se pretender criar outro produto na célula, será necessário incorrer novamente em custos de engenharia. Portanto, estou inclinado a designá-la como um tipo de robotização rígida, em que (quando a produção do produto estiver concluída) pode utilizar o (mesmo) robô para um novo projeto. Resumidamente, os procedimentos realizados são poucos e muitas mais horas de funcionamento ficam disponíveis.

ILUSTRAÇÕES E LEGENDAS

Os eixos do servomotor da unidade de fundição e perfuração são controlados como o sétimo e oitavo eixos do robô.
As montagens de cabine são disponibilizadas em pares numa europalete. Os pares (versões para destros e esquerdinos) mantêm-se juntos durante a produção.
A posição de rebarbação do robô é ajustada em função do desgaste da escova de aço.
A célula de produção das montagens de cabine para DAF é constituída por três máquinas CNC de quatro eixos e dois robôs FANUC R-2000iB/165F.

Produtos FANUC utilizados