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Tarefa:
A Jansen AG é uma empresa familiar suíça que produz tubos de aço e plástico há mais de 50 anos. A partir deste ano, ela utilizou o M-900iB/700 na modernização da linha de extrusão para a produção de sonda geotérmicas, o que resultou em uma redução dos tempos de produção para metade.

Solução:
De modo a aumentar a capacidade e agilizar os processos de produção, a Jansen automatizou o manuseamento de grupos de tubos acabados com a utilização de um robô. O robô coloca os grupos de tubos em uma posição onde toda a soldagem pode ser realizada manualmente. De seguida o operador insere as extremidades do tubo correspondente numa máquina de soldagem de plástico, na qual uma sonda de pé é soldada na extremidade do topo e do fundo do tubo. E o robô depois traz o tubo para a estação de paletização.

Resultado:
O maior robô na Suíça está agora a funcionar na Jansen AG. Após o primeiro contacto com a FANUC Suíça, o integrador de sistema Robofact foi contactado e implementou o sistema, primeiro no ROBOGUIDE e depois com a empresa. A modernização da unidade impulsionou as capacidades de desempenho e de produção da Jansen AG. Isso fez com que a Jansen AG fosse detentora de um recorde mundial para a Suíça: em nenhum outro local existem mais sondas geotérmicas instaladas por quilómetro quadrado do que na Suíça.
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Robôs FANUC para um manuseamento de material mais rápido

Embalamento em rolo

Jansen: Um robô de 700 kg assume a produção de tubo de plástico

Tal como referido no relatório de gestão do programa da Administração de Energia Federal da Suíça (SWF), não existe outro lugar com mais sondas geotérmicas instaladas por Km2 como na Suíça - um recorde mundial praticamente desconhecido: e a Jansen AG desempenhou, definitivamente, um papel importante para este resultado. A empresa fornece as sondas geotérmicas necessárias.

Para recuperar a energia geotérmica, um sistema de tubo fechado é enterrado no solo. A água salgada existente no sistema de tubagem (uma mistura de água e anticongelante) é bombeada em profundidade, onde é aquecida e enviada de volta ao fluxo de retorno. A água salgada aquecida é utilizada principalmente para aquecimento e refrigeração. Os tubos duplos utilizados para o processo, com um diâmetro de 40 mm, podem facilmente alcançar os 100 m, 250 m ou mais metros de comprimento.  Os grupos de tubos podem pesar até 350 kg.

Jansen AG

Esta unidade de tubos de aço tem estado no negócio da família há três gerações. Tubos de plástico também têm sido produzidos nesta unidade há mais de 50 anos. Atualmente os tubos em aço e plástico fazem parte do negócio, com o segmento de plástico a ocupar uma pequena quota de produção. No entanto, uma vez que ambos os segmentos continuam a crescer, o conceito de qualidade é priorizado em toda a produção. Os perfis para o setor da construção e os tubos para o setor automóvel são o alicerce para o aço.

Os tubos de plástico da Jansen são maioritariamente utilizados como meio de transporte, com uma quota bastante grande a ser utilizada no sector da energia geotérmica. Os materiais mais importantes são o polietileno e o polipropileno. A produção é realizada numa operação de 3 turnos de segunda de manhã a sábado de manhã.  

Capacidade aumentada graças à automação

De modo a aumentar a capacidade e os processos de produção, a linha de extrusão foi modernizada e o manuseamento de grupos de tubos acabados foi automatizado com a utilização de um robô. O seu conceito básico e o primeiro layout foram criados pelo diretor do projeto, Manuel Frei, e pelo diretor de engenharia, Urs Brülisauer. Depois, a Fanuc Suíça e o integrador de sistema, a Robofact, chegaram a acordo quanto ao conceito e à sua implementação. Até essa altura, a Jansen AG não tinha qualquer experiência em robótica na sua própria produção. Brülisauer: “Foi um projeto piloto para nós. Por um lado, demos o primeiro passo em robótica com este projeto orientado para o futuro. Por outro lado, os aspetos ergonómicos desempenham um papel cada vez mais importante quando planeamos novas unidades.” Foi tão importante quanto o design da produção “consegue reter uma vantagem competitiva num futuro próximo” afirmou o diretor de engenharia.
O robô de trabalho pesado M-900iB da Fanuc tem uma capacidade de carga de 700 kg e um alcance de 2832 mm.

O objetivo da automação foi simples: “Automatizar processos simples e manuseamento de tarefas manuais complicadas.” Originalmente foi previsto um pacote de automação muito extenso, no entanto, ficou rapidamente claro: “Cem por cento da automação seria tecnicamente muito exigente e com custos elevados.” 

Na Jansen, o manuseamento de grupos de tubos pesados é delegado a um robô que faz cair para metade o tempo que uma grua interna demoraria a realizar a tarefa.

O maior robô na Suíça

Existiram apenas algumas especificações para a seleção do robô. A capacidade de carga exigida foi determinada pela tarefa e o limite aproximado de alcance pelo layout da unidade. Manuel Frei: “Queríamos também ter um padrão de modo a cumprir os requisitos orçamentais para o projeto.” Com este perfil de requisito, contactou a Fanuc Suíça. Michael Schüpbach, Diretor de Vendas responsável pela robótica, entrou em contacto com o integrador do sistema Robofact, que depois implementou o sistema. De facto, essas duas empresas, a Jansen e a Robofact estão apenas a 40 minutos de distância uma da outra, algo que facilitou a cooperação, especialmente nas fases de pré-aceitação e de aceitação final.

Um robô de trabalho pesado M-900iB da Fanuc com uma capacidade de carga de 700 kg e um alcance de 2832 mm foi instalado na unidade. Uma pinça construída pela Robofact foi criada de forma a que exista uma reserva disponível, mesmo se um máximo de 350 kg de carga não estiver centrado. Isto faz sentido porque na unidade, para além de comprimentos padrão, produtos personalizados são também embalados, e é por isso que é importante manter a flexibilidade. 

Adapta-se durante a operação. No entanto, o termo “adapta-se” não está estritamente correto. Por exemplo, se tubos com diâmetro de 40 mm forem agrupados em comprimentos diferentes entre 50 e 400 m, só é necessário selecionar um programa adequado no painel de controlo bem organizado do sistema. Tudo o resto é armazenado no programa. Se outros diâmetros forem necessários, então, apenas é necessário alterar de 40 mm para 32 mm, e o sistema terá de ser convertido da linha de extrusão para o bobinador. Duração: de 2h a 2h30m, com a readaptação do sistema de extrusão a demorar mais tempo. O próprio bobinador e a automação criam diferentes diâmetros sem modificação.

O tempo de manuseamento é metade

Sem um rolo transportador, os tubos de plástico que vêm da linha de extrusão são rematados como filamento duplo e cortados para encomenda. O início da nova secção do tubo é direcionado para a segunda estação de bobinagem. Na fase de bobinagem, o grupo de tubos é fixado com tiras para embalamento e depois levados da estação de bobinagem para o robô numa posição pré-definida. O robô pega no rolo e roda-o para a posição onde a soldagem é realizada manualmente. Em uma máquina de soldagem adjacente, a sonda de pé, que é essencialmente uma peça em forma de U, é soldada à extremidade inferior e ao início do tubo principal vertical. Para tal, o operador insere as extremidades de tubo correspondentes na máquina de soldagem de plástico. Sendo que nada mudou no próprio processo de soldagem, a automação robótica reduziu o tempo de manuseamento neste ponto de 15 para cerca de 7 minutos. Uma manipulação personalizada com uma grua interior costumava ser mais complexa. Assim que a sonda de pé é soldada, a extremidade do tubo duplo é reconectada e o robô pega no grupo levando-o para a estação de paletização, onde é seguro com plástico protetor.

Roland Egli, Diretor geral e proprietário da Robofact AG, Gossau: “Na unidade da Jansen, instalámos o primeiro robô na Suíça com tal capacidade de carga elevada.”  

No entanto, a construção e a programação da unidade eram comparáveis a pequenas unidades. Um perfil de movimento completo do robô foi simulado pelo Roboguide. “A acessibilidade para operações manuais foi uma questão importante no processo de design”, afirma Egli. No entanto, para evitar “deformação de frio” da proteção de segurança, os especialistas de robô na Robofact dedicaram-se ao tópico “segurança” de forma muito intensiva. O cubículo está protegido por barreiras de luz e um sensor de chão. Uma luz branca indica aos colaboradores que o acesso à área de trabalho está livre. “Com a solução que escolhemos, podemos aproveitar o nosso pessoal de forma muito mais eficiente,” conclui Brülisauer. “Tornámo-nos mais rápidos e mais eficientes.” Com a introdução de um sistema de filamento duplo, aumentou-se a capacidade de produção. Para além disso, o rendimento na secção de extrusão foi significativamente melhorado com o novo equipamento. No entanto, a velocidade do robô está limitada a 60% após os ensaios iniciais a uma velocidade máxima, uma vez que os tempos de manuseamento são dificilmente refletidos no tempo de ciclo.

A automação total reduziu ainda as despesas com pessoal. O potencial de poupança baseia-se principalmente em durações mais curtas, uma vez que a quota de operações manuais é maior.

A amortização irá demorar três a quatro anos. Há algo que está claro: “Com toda a unidade, conseguimos dar um grande passo em frente no desenvolvimento desta produção,” afirma Manuel Frei. Acima de tudo, esse passo está relacionado com a eficiência e a capacidade de produção da unidade. “Os produtos certos, equipamento eficiente, elevada qualidade e proximidade ao mercado” são os alicerces do sucesso para Brülisauer.
Uma pinça criada e construída pela Robofact foi criada de forma a que exista uma reserva disponível, mesmo se uma carga máxima de 350 kg de carga não estiver centrada.