Como é que as fábricas podem acompanhar as exigências implacáveis do fabrico moderno? Os braços robóticos de estampagem oferecem uma solução convincente, transformando a produção com uma eficiência e precisão sem paralelo. Este artigo analisa o seu papel na automatização de tarefas, no aumento da produção e na redução de erros. Os leitores descobrirão os principais benefícios da integração destes braços robóticos nas suas operações, desde a relação custo-eficácia até às melhorias de segurança. Mergulhe para compreender como estas maravilhas tecnológicas estão a moldar o futuro da automação industrial.
O braço robótico de estampagem é um componente crucial do fabrico inteligente.
As matrizes de estampagem automática desempenham um papel vital no processo de estampagem. Sem matrizes adequadas, é difícil efetuar uma produção de estampagem em massa e, sem matrizes avançadas, não é possível implementar uma tecnologia de estampagem avançada.
Os três elementos que compõem o processo de estampagem são o processo e a matriz de estampagem, o equipamento de estampagem e os materiais de estampagem. Só quando estes elementos estão combinados é que podem ser produzidas peças de estampagem. O custo de um robot de estampagem é relativamente baixo e pode ser amortizado em meio ano.
O preço de um braço robótico varia entre 60.000 e 100.000 Yuan, consoante o número de eixos e a marca. Embora o custo inicial possa ser elevado, é equivalente ao salário de vários empregados se calculado por tempo e mês.
Além disso, a eficiência operacional de um braço robótico de estampagem é significativamente maior e a taxa de erro é muito menor em comparação com a operação manual.
O crescimento da indústria robótica apresenta novas oportunidades para o sector do fabrico inteligente de alta gama da China.
Devido à sua elevada eficiência de produção, baixo custo de processamento e qualidade consistente, produção de estampagem é crucial para as indústrias automóvel, de electrodomésticos, eletrónica e outras.
O braço robótico de estampagem é um objeto de controlo frequentemente encontrado no domínio da automatização industrial.
As oficinas de estampagem modernas utilizam frequentemente braços robóticos de estampagem para aumentar a eficiência da produção e efetuar tarefas difíceis ou perigosas que, de outra forma, seriam executadas por trabalhadores.
Um braço robótico de estampagem pode executar uma variedade de tarefas, tais como movimento de objectos, montagem, corte, pulverização e muito mais.
O braço robótico de estampagem é um tipo de equipamento auxiliar de produção de precisão que substitui as operações manuais por dispositivos inteligentes.
Possui uma interface homem-máquina e uma Controlo PLC O sistema de controlo de velocidade permite definir facilmente a velocidade de alimentação e a distância entre passos. Também permite ao utilizador definir a saída do alvo de estampagem e apresenta a quantidade de estampagem atual.
O braço robótico de estampagem também tem uma função de alerta anormal, simplificando a manutenção. Integra um braço robótico, um mecanismo de alimentação, um mecanismo de receção e um suporte de empilhamento.
Com o dispositivo de alimentação totalmente automático e o mecanismo de alimentação auxiliar, o braço robótico de estampagem pode efetuar estampagem, recolha e alimentação totalmente automáticas, substituindo eficazmente as operações manuais.
Também pode adotar uma alimentação servo dupla para maior precisão, eficiência e facilidade de ajuste da velocidade de alimentação e da distância entre passos.
O braço robótico de estampagem é amplamente utilizado para uma variedade de grandes chapa metálica peças de estampagem, peças de estiramento, operações de estação única e linhas de produção automáticas.
A utilização de um braço robótico para a troca de ferramentas é a mais popular devido à sua flexibilidade na troca de ferramentas e à capacidade de reduzir o tempo de troca de ferramentas.
Na troca automática de ferramentas Máquina CNC ferramentas, existem várias formas e tipos de braços robóticos utilizados.
Existem seis tipos comuns de tipos de punção braço robótico:
O braço deste braço robótico é capaz de rodar em vários ângulos para facilitar a troca automática de ferramentas.
No entanto, apenas dispõe de um fixação garra.
O tempo de troca de ferramenta é prolongado, pois a garra de fixação é responsável tanto pela carga quanto pela descarga da ferramenta, esteja ela localizada no magazine de ferramentas ou no fuso.
O braço deste tipo de braço robótico possui duas garras de fixação, cada uma com uma função específica.
Uma das garras é a única responsável por retirar a ferramenta usada do fuso e devolvê-la ao armazém de ferramentas, enquanto a outra é dedicada a retirar a nova ferramenta do armazém e colocá-la no fuso.
Como resultado, o tempo de mudança de ferramenta é reduzido em comparação com o braço robótico rotativo de garra única mencionado anteriormente.
Este tipo de braço robótico possui uma garra de fixação em ambas as extremidades do braço.
Estas duas garras são capazes de segurar ferramentas simultaneamente, tanto no armazém de ferramentas como no fuso.
Com uma rotação de 180 graus, o NC ferramentas de perfuração são ambos devolvidos ao armazém de ferramentas e instalados no fuso ao mesmo tempo, levando a um tempo de troca de ferramentas mais curto em comparação com os braços robóticos de braço único acima mencionados. Esta é a forma mais utilizada.
Este Torre CNC O braço robótico de punção é equivalente a dois braços robóticos de garra única que trabalham em conjunto para a troca automática de ferramentas. O primeiro braço robótico retira a "faca antiga" do fuso e devolve-a ao armazém de ferramentas. O segundo braço retira uma "nova ferramenta" do armazém e instala-a no fuso da máquina.
Um braço recupera a "faca antiga" do fuso e devolve-a ao armazém de ferramentas, enquanto o outro braço recupera a "faca nova" do armazém de ferramentas e instala-a no fuso. Todo o braço robótico pode mover-se em linha reta ao longo de uma calha de guia ou rodar em torno de um eixo rotativo para facilitar a transferência de ferramentas entre o armazém de ferramentas e o fuso.
Este tipo de braço robótico difere dos anteriores no seu mecanismo de fixação da ferramenta. Enquanto os modelos anteriores de braços robóticos agarravam a ferramenta através da fixação na circunferência exterior do punho da ferramenta, este tipo de braço agarra as duas faces finais do punho da ferramenta.
Os principais componentes básicos do braço robótico de punção referem-se às unidades de componentes essenciais que constituem o sistema de transmissãoO braço robótico é composto por um sistema de controlo, um sistema de controlo e um sistema de interação homem-computador. Estes componentes desempenham um papel crucial no funcionamento das máquinas de puncionar e caracterizam-se pela sua universalidade e conceção modular.
Os componentes dividem-se essencialmente em três partes: um redutor de alta precisão, um servomotor AC/DC de alto desempenho e um controlador de robô de alto desempenho.
Os redutores são os principais componentes dos braços robóticos perfurantes. Atualmente, são utilizados principalmente dois tipos: o redutor de engrenagens harmónicas e o redutor RV. Estes redutores são aplicados tanto na base como nas articulações do braço do braço robótico perfurador.
O método Harmonic Drive foi inventado pelo inventor americano C. Walt Musser em meados da década de 1950. Um redutor de engrenagens harmónicas é composto por três partes principais: um gerador de ondas, uma engrenagem flexível e uma engrenagem rígida. O gerador de ondas controla a deformação elástica da engrenagem flexível, que por sua vez engrena com a engrenagem rígida para transmitir movimento e potência. O rácio de velocidade de transmissão de uma só fase pode atingir 70 a 1000. A deformação da engrenagem flexível permite a engrenagem inversa sem folga.
Em comparação com outros redutores, o redutor Harmonic Gear Reducer é mais leve e compacto, com uma redução de volume e peso de 2/3 e 1/2, respetivamente, para o mesmo binário de saída. A engrenagem flexível deve ser fabricada num material com elevada resistência à fadiga e deve ser submetida a um processamento e tratamento térmico complexos, uma vez que suporta grandes cargas alternadas. O desempenho da engrenagem flexível é crucial para um redutor de engrenagens harmónicas de alta qualidade.
No que diz respeito aos servomotores e accionamentos, as marcas europeias proeminentes são a Lenz, a Lust e a Bosch Rexroth. Estes motores e accionamentos europeus apresentam uma capacidade de sobrecarga impressionante, uma resposta dinâmica e uma forte abertura do controlador e interface de barramento, mas têm um preço elevado.
As marcas japonesas, como a Yaskawa, a Panasonic e a Mitsubishi, oferecem preços relativamente baixos, mas as suas capacidades de resposta dinâmica e de abertura são insuficientes, e a maior parte delas apenas dispõe de modos de controlo de quantidade analógica e de impulsos.
No que diz respeito aos controladores de braços robóticos perfurados, a atual plataforma de controladores multieixos divide-se principalmente em duas categorias: placas de controlo de movimento com processadores incorporados (como DSP e PowerPC) como núcleo, e sistemas PLC com computadores industriais e sistemas em tempo real como núcleo.
Os representantes destas categorias são, respetivamente, a placa PMAC da DeltaTau e o sistema TwinCAT da Beckhoff.
A formação de peças por estampagem é composta por um mecanismo de material superior e inferior e por um punção. Os processos superior e inferior do punção são concebidos para satisfazer os requisitos de funcionamento automático e as condições de produção de acordo com as necessidades do processo de produção.
O braço robótico de perfuração desempenha um papel crucial na linha de produção de estampagem. Controla a coordenação do movimento entre o braço robótico e a mesa giratória de alimentação, assegurando o carregamento e descarregamento eficiente dos materiais. O braço tem uma manutenção estável, baixo tempo de resposta, alta fiabilidade e controlo económico.
No processo de estampagem, o braço robótico de punção executa automaticamente uma série de acções especificadas com base num programa pré-selecionado, permitindo a fixação e o transporte automáticos de objectos. A distância do material alimentado pelo robot de alimentação automática para cada estampagem é designada por "passo de alimentação", que pode ser determinado com base na forma e tamanho da peça a estampar e nas necessidades do processo de estampagem.
O ciclo é sincronizado com o punção, permitindo uma produção contínua. A estrutura geral é simples e compacta, com transmissão estável, desempenho fiável, utilização segura e operação conveniente. O braço é também fácil de processar, desmontar, ajustar, manter e tem um fabrico económico.
Tem um vasto potencial de aplicação na indústria de extrusão a frio, particularmente no processo de estampagem de rolamentos.
O braço robótico de acionamento hidráulico da Punch Robotics é normalmente composto por componentes hidráulicos, tais como vários cilindros de óleo, motores de óleo, uma servo-válvula, uma bomba de óleo e um depósito de óleo. O sistema é operado pelo atuador do braço robótico de condução.
Possui uma capacidade de elevação substancial, com a capacidade de elevar até centenas de quilogramas.
O braço robótico de acionamento hidráulico é conhecido pela sua estrutura compacta, estabilidade durante o funcionamento, resistência ao impacto, resistência à vibração e bom desempenho à prova de explosão. No entanto, para garantir o seu bom funcionamento, os componentes hidráulicos devem ser fabricados com elevada precisão e ter fortes capacidades de vedação para evitar fugas de óleo e poluição ambiental.
O sistema de acionamento do braço robótico é normalmente composto por cilindros, válvulas de ar, reservatórios de ar e compressores de ar.
Este sistema é caracterizado pela sua conveniente fonte de ar, ação rápida, design simples, baixo custo e facilidade de manutenção.
No entanto, o controlo da velocidade pode ser um desafio e a pressão do ar não deve ser demasiado elevada, o que resultaria numa capacidade limitada de captura.
O acionamento elétrico do braço da Punch Robotics é o método mais utilizado para alimentar o braço.
É conhecido pela sua fonte de alimentação conveniente, tempo de resposta rápido, força motriz forte (com peso de retenção da junta que pode atingir 400 kg), fácil deteção e processamento de sinais e capacidade de utilizar uma gama de métodos de controlo flexíveis.
O motor de acionamento utiliza normalmente um motor passo a passo, enquanto os servomotores de corrente contínua (CA) são o principal modo de funcionamento.
Para lidar com a alta velocidade do motor, deve ser utilizado um mecanismo de redução, como o acionamento harmónico, o acionamento por cata-vento cicloide RV, o acionamento por engrenagem, o acionamento por parafuso ou o mecanismo de várias hastes.
No entanto, existe uma tendência crescente para a utilização de motores de binário elevado e baixa velocidade para acionamento direto (DD) sem necessidade de um mecanismo de redução, o que simplifica o sistema e melhora a precisão do controlo.
O acionamento mecânico do braço da Punch Robotics só é utilizado em situações em que é necessária uma ação fixa.
Normalmente, é utilizado um mecanismo de ligação de cames para obter a ação especificada.
Este método de acionamento é conhecido pelo seu funcionamento fiável, alta velocidade de trabalho e baixo custo. No entanto, pode ser difícil efetuar ajustes.
Embora o braço da Punch Robotics seja um produto de alta tecnologia, pode ter problemas. Na eventualidade de um problema, há várias medidas que pode tomar para o resolver.
Normalmente, o braço da Punch Robotics tem poucos problemas. No entanto, se se deparar com um problema, não entre em pânico. Primeiro, tente resolver o problema utilizando os métodos recomendados pelo fabricante.
Se não conseguir resolver o problema por si próprio, pode contactar diretamente o fabricante para obter assistência. Todos os braços da Punch Robotics são fornecidos com uma garantia de um ano e oferecem assistência pós-venda contínua.
Em caso de problema, é preferível contactar diretamente o fabricante para obter uma solução.
Se o sinal analógico de um braço robótico de estampagem for instável, depois de eliminar o problema com a fonte do sinal, é aconselhável considerar a possibilidade de perturbação do sinal. Para resolver o problema, é necessário identificar o tipo e a intensidade da fonte de perturbação. Isto pode ser feito através da instalação de um isolador, da utilização de fios de cola com blindagem dupla ou da adição de um ponto de ligação à terra do equipamento.
O braço robótico de estampagem pode ter problemas devido a problemas com a fonte de alimentação, a fonte de ar e a fonte hidráulica. Para resolver estes problemas, é importante verificar o seguinte:
No caso de problemas com o braço robótico de estampagem, é importante verificar o motor e a válvula para detetar quaisquer problemas que possam estar a causar o problema. Normalmente, estes problemas são relativamente simples de identificar e resolver.
Em seguida, é necessário inspecionar os componentes de controlo, uma vez que estes defeitos podem ser mais difíceis de detetar. Devem ser efectuadas medições e testes cuidadosos de acordo com o diagrama esquemático para determinar se as condições de funcionamento dos componentes são normais.
Se alguns componentes do controlador não puderem ser medidos ou avaliados, como por exemplo um conversor de frequênciaSe o sistema de controlo de qualidade não for utilizado, pode ser testado trocando componentes ou substituindo-os por novos.
A negligência do pessoal de proteção do equipamento pode resultar na orientação incorrecta de alguns sensores, como desalinhamentos, avarias nos sensores ou problemas de sensibilidade. Para evitar esta situação, é importante verificar regularmente a orientação e a sensibilidade dos sensores no braço robótico de estampagem e efetuar os ajustes necessários. Se um sensor estiver avariado, deve ser substituído imediatamente.
Além disso, devido ao uso contínuo do equipamento de automação, a maioria dos sensores e blocos de deteção podem soltar-se com o tempo. Assim, durante a manutenção diária, é importante verificar se a orientação dos sensores no braço robótico de estampagem está correcta e bem fixa.
O primeiro modo de exame simulado (modo 1 e modo contínuo) realça a importância da segurança durante a deslocação.
No que diz respeito ao número de punções escravos, existem duas opções: multi-estação única e multi-conexão.
Nota: O termo "aqui" refere-se tanto a uma unidade única como a várias unidades. No entanto, uma linha de produção formada por várias unidades individuais está fora do âmbito da presente descrição.
Podem obter-se os quatro quadrantes seguintes:
O nível de dificuldade aumenta gradualmente, começando do mais fácil para o mais difícil.
1) Muitas pessoas deveriam pensar imediatamente num robô de seis articulações
As quatro principais famílias de robôs da indústria, KUKA, YASKAWA, ABB e FANUC, são conhecidas pela sua fiabilidade.
Vale a pena mencionar que, embora os robôs de seis juntas estejam bem estabelecidos no domínio da soldadura, são mais adequados para aplicações de estampagem.
Por exemplo, a YASKAWA oferece robots gerais e especializados para estampagem. É crucial escolher o tipo especializado para tarefas de estampagem.
No entanto, estes robôs especializados têm um custo muito mais elevado devido às várias configurações de redutores e motores.
Campo de aplicação: O campo mais versátil, com opções de conceção flexíveis.
Eficiência: Em média, estes robots podem efetuar 6-8 ciclos por minuto.
Alguns modelos de elevado desempenho podem mesmo atingir 10 ciclos por minuto.
Preço: Apesar da sua elevada eficiência, estes robots têm um custo muito elevado.
2) Simples braço robótico
Recentemente, este tipo de robô tornou-se muito popular, com centenas de fabricantes em Guangdong, na China.
Tem uma estrutura simples e de baixo custo, e pode ser operado por duas pessoas.
No entanto, é de notar que este tipo de robô não está disponível na Europa, América, Japão e Coreia do Sul, o que realça o êxito da China em fornecer o substituto mais económico e rentável para os robôs de seis articulações no campo da estampagem.
Este tipo de robô faz-me lembrar o evento das ondas gravitacionais.
Para ir direto ao assunto, este robô só é adequado para situações em que o seu produto é único e produzido em grandes lotes.
Não há necessidade de mudar frequentemente o molde ou de depurar o braço robótico.
Caso contrário, não deve escolher este robô apenas por causa do seu baixo custo.
Campo de aplicação: Conhecido pelo seu design flexível, substitui todos os braços robóticos clássicos e domina o mercado.
Eficiência: Difícil de determinar.
Preço: O mais baixo que quiser (alguns marcaram o preço público em 30 000).
3) No molde braço robótico (herança clássica)
Agora que já falámos da "nova estrela", passemos à discussão do design maduro.
De um modo geral, este tipo de equipamento é utilizado para o tratamento de tarefas entre vários processos de uma única máquina.
É importante notar que a garra mecânica é posicionada dentro do espaço entre as estações de matriz quando a prensa é pressionada para baixo. Por conseguinte, é necessário reservar espaço suficiente no projeto.
Aplicação: Utilizado no manuseamento de moldes.
Eficiência: 8-10 ciclos por minuto.
Preço: Económico.
1) Ligação braço robótico
Este tipo de equipamento possui uma biela que atravessa uma fila de punções, o que o torna ideal para ligar vários conjuntos de punções de pequena tonelagem.
Uma estação intermédia é colocada no centro da prensa, o que pode ajudar no processo de rotação.
Aplicação: Utilizado no manuseamento de moldes.
Eficiência: 8-10 ciclos por minuto.
Preço: Económico.
2) Independente braço robótico
Este tipo de equipamento é adequado para o manuseamento de pequenas chapas metálicas com um espaçamento de punção não superior a 1500.
Campos de aplicação: Manuseamento de pequenas chapas metálicas e ligação de várias prensas.
Eficiência: 8-12 ciclos por minuto.
Preço: Económico.
1) NC 3D duas barras braço robótico
Aproximadamente 70% de peças estampadas nos países desenvolvidos são processadas utilizando este método, que é simples e eficiente.
Atualmente, apenas alguns fabricantes nacionais de braços robóticos se destacam nesta área, em especial no sector topo de gama dos braços robóticos de estampagem nacionais.
É importante considerar a conceção da curva de interferência do equipamento no início do processo de planeamento.
Aplicações: Este tipo de equipamento tem uma vasta gama de aplicações, incluindo punções de grande tonelagem e estampagem em várias estações.
Eficiência: A eficiência é grandemente afetada pelo curso e varia normalmente entre 15 e 40 ciclos por minuto.
Preço: Esta é a opção mais económica.
2) NC 2D duas barras braço robótico
Este tipo de equipamento tem menos um eixo de elevação do que um braço robótico tridimensional.
É importante manter a mesma altura horizontal das peças processadas após a desmoldagem durante o processo de conceção do molde.
Aplicação: Adequado para peças pequenas, tais como caixas de bateria e caixas de motor.
Eficiência: A eficiência é grandemente afetada pelo processo e pode atingir 150 ciclos por minuto para caixas de baterias 18650. É normal que as peças de perfuração completem 20-40 ciclos por minuto.
Preço: Económico.
1) Linha de produção personalizada OEM
Centenas de milhares de milhões de linhas de produção olham para cima com admiração, tudo parece pálido.
2) Ligação de punção homóloga
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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