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Europneumaq | Solução colaborativa – soldadura por arco

Documento “Memória Descritiva” serve para explanar os requisitos fornecidos, resumir discussões técnicas e documentar levantamentos de informação. Todas estas caraterísticas técnicas do projeto centralizam-se numa necessidade do cliente. Neste documento poderá encontrar a interpretação da Europneumaq (EP) da necessidade do cliente e descrição das soluções propostas.

in Revista Robótica n.º 128


Necessidade apresentada:

  • Automatizar o processo de soldadura MIG/MAG

O objetivo do projeto passa por desenhar e implementar uma solução automatizada de soldadura por arco através de um robot colaborativo. Anteriormente este processo era realizado manualmente. O projeto corresponde ao desenvolvimento de 1 célula constituída por 1 robot

Documentos relacionados:

  • Fichas técnicas de soldadura e dossiês de fabrico de peças;
  • Proposta EP.

A produção do cliente contém vários postos de trabalho equivalentes, cada um deles com um soldador (técnico especializado). No seu portefólio de peças mais comuns, o cliente tem muitas referências diferentes e séries de produção pequenas, o que significa que existem repetições de tarefas (peças equivalentes para produção) e setups frequentes.

Procedimento manual do processo de soldadura (produção) pressupõe:

  1. Estudo do dossiê de fabrico da peça;
  2. Fabrico (soldadura) manual do número de peças que indica na ordem de produção.

Existem centenas de diferentes tipos de peças, todas de aço (material) e, na sua maioria, de grandes dimensões. Devido à dimensão, as peças necessitam de cordões de soldadura de grande perfil/secção. Este tipo de cordões é, segundo os requisitos, atingido através de vários cordões sobrepostos (multi-passe).

Processos A (Principais):

  • A1 – Realização de cordões de soldadura de acordo com dossiê de fabrico

Processos B (Complementares):

  • B1 – Posicionamento e indexação das sub-peças

Processos C (Auxiliares):

  • C1 – Ajuste dos parâmetros da máquina de soldadura de acordo com dossiê de fabrico

REQUISITOS DO CLIENTE

Os requisitos do projeto assentam nos dossiês de fabrico e fichas técnicas de soldadura do cliente.

Objetivo: executar automaticamente a operação de soldadura, ou seja, automatizar o processo A1.

Dados significativos:

  • Sistema terá de ser capaz de gravar programas de fabrico (soldadura) completos, ou seja, programas de referências de peças com trajetórias e parâmetros de soldadura;
  • As geometrias das peças (linhas de junta de soldadura) variam entre linhas retas, círculos e arcos;
  • Existem várias formas de cordões possíveis: trapezoidal, zig-zag, ondas e sinusoidal;
  • Existem diferentes tipos de juntas das subpeças: junta 90°, junta 90° com chanfre 30°, junta 90° com chanfre 45° e junto topo-topo 60°;
  • Os processos B1 e B2 devem continuar a ser executados de forma manual;
  • Facilidade na programação de trajetórias (aprendizagem da geometria de soldadura das peças) devido ao elevado número de referências;
  • O posto de trabalho não deverá sofrer grandes alterações (como instalação de vedações perimetrais);
  • A solução deverá de ser facilmente deslocada para outro posto de trabalho.

 

ÂMBITO E SOLUÇÃO

O projeto passa pelo desenvolvimento de uma solução robótica colaborativa. A solução contempla 1 robot colaborativo Doosan M0617 devido ao seu amplo espaço de trabalho (alcance de 1700 mm). Como se trata de uma solução de soldadura (manipulação de uma tocha de soldadura) a capacidade de carga de 6 kg é suficiente. O robot e a máquina de soldadura estão montados sobre uma estrutura com rodas. As peças a produzir são dispostas junto do robot sobre uma mesa ou cavaletes.

Cada referência de peça (e respetivos requisitos de fabrico) contempla as seguintes caraterísticas importantes para o caso:

  • Geometria da peça (junta de soldadura);
  • Tipo de junta;
  • Formas dos cordões;
  • Perfil do cordão de soldadura (quantidade de cordões de soldadura);
  • Caraterísticas dos níveis do multipasse (de cada passagem)

O software de soldadura integrado no controlador da Doosan (firmware v2.9) contém as seguintes features para soldadura (Welding) pertinentes para o caso:

  • Configurações e comunicação de variáveis com a máquina de soldadura (como arranque de soldadura e seleção de
    programa de soldadura);
  • Formas de cordões possíveis e previamente configuradas: linear (linhas retas, circulares, arcos), trapezoidal, zig-zag, ondas e sinusoidal.

Para perfazer a necessidade da grande secção de cordões, é necessário realizar-se multi-passe, ou seja, sobrepondo cordões de soldadura na mesma junta para aumentar a secção total. Para isso é necessária uma base de dados com a informação de cada passagem, permitindo que durante a produção, a navegação entre passagens seja automática.

Cada passagem (cordão individual) do multi-passe necessita das seguintes variáveis:

  • Velocidade linear (mm/s);
  • Offset em Z (mm);
  • Offset em Y (mm);
  • Offset em Teta (°);
  • Offset em Gama (°);
  • Programa da Máquina de Soldadura (velocidade de fio, corrente, tensão, entre outros)

Os processos são então atualizados:

Processos A (Principais):

  • A1 – Realização de cordões de soldadura de acordo com dossiê de fabrico

Processos B (Complementares):

  • B1 – Posicionamento e indexação das sub-peças

Processos C (Auxiliares):

  • C1 – Ajuste dos parâmetros da máquina de soldadura de acordo com dossiê de fabrico
  • C2 – Alteração das variáveis de soldadura em cada passagem (multi-passe)

O processo B1 continuará a ser realizado pelo operador enquanto os processos A e C passam a ser realizados pelo robot.

O sistema pressupõe dois perfis de utilizador:

  • Operador;
  • Técnico especializado soldadura.

Devido ao know-how sobre soldadura, requisitos específicos de cada peça e devido à elevada quantidade de referências de peças, não é adequado um sistema estanque. Assim, o cliente deve ter a possibilidade de, facilmente, o programar e configurar conforme as necessidades.

RECEITAS DE MULTI-PASSE

O técnico especializado de soldadura desenvolve a programação/ configuração específica de cada tipo de junta de soldadura. Cada receita é gravada em base de dados e pode ser utilizada por qualquer programa de peça. O objetivo principal das receitas de multi-passe é explorar o potencial da repetibilidade, ou seja, cada tipo de junta com determinadas caraterísticas, nomeadamente o tipo de material, tem normalmente os mesmos parâmetros de soldadura conforme a passagem (do multi-passe). Assim o multi-passe automatizado permite retirar tarefas sem valor acrescentado durante a produção.

FREE-DRIVE E AJUSTE AUTOMÁTICO DE PONTOS

O operador, numa primeira instância, terá de desenvolver os programas referentes a cada referência de peça. Para isso utiliza o ambiente de programação user friendly e intuitivo, o Task Builder e Free-drive (Cockpit), ambos nativos da Doosan. A solução ainda contempla uma correção automática de pontos em relação aos dois ângulos importantes para o multipasse: o Teta (?) e Gama (?). Nesta solução é somente necessário realizar o “ensinamento” dos pontos referentes à primeira passagem da peça.

Por fim, a produção das séries de peças é realizado de forma colaborativa com o sistema, ou seja, é necessário o posicionamento de peças por parte do operador e a execução dos cordões de soldadura com conforme programas e receitas é executado pelo robot.

NOTAS

  • A principal motivação do projeto/solução é a escassez de mão-de-obra especializada (soldadores). Entre outros fatores, a escassez deve-se a tarefas repetitivas e alto nível de precisão e concentração, desadequadas do ponto de vista ergonómico;
  • Com esta solução surge também a vantagem de aumento da qualidade de produção, o robot é capaz de elevada repetibilidade e movimentos difíceis para o ser humano;
  • Associando a preparação do trabalho (como o posicionamento das peças) e a execução da soldadura, encontra-se a
    cooperação entre o operador e o robot. Assim a colaboração passa a ser a chave para uma solução com valor acrescentado superior;
  • A solução permite uma ocupação de espaço muito reduzida e elevada flexibilidade no local de trabalho.

 

https://www.europneumaq.com/pt/

 

 

 

 

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