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A utilização de robots colaborativos em tarefas de soldadura em arco

A utilização de robots colaborativos em tarefas de soldadura em arco

Nas últimas décadas, muitas tentativas foram feitas para automatizar todo o processo de soldadura, no entanto, continuam a existir muitas operações de soldadura não automatizadas que apresentam um perigoso constante para os trabalhadores. Este artigo apresenta uma solução automatizada de soldadura com robots colaborativos, e pretendemos com esta contribuição ajudar as empresas deste setor a aumentar a produtividade, a melhoria da qualidade, a redução efetiva de custos bem como melhorar as condições de trabalho dos trabalhadores.

Introdução

A soldadura é uma especialidade profissional muito importante em termos de qualidade de fabrico. Efetivamente, é uma das especialidades onde é exigida a qualificação profissional através de certificação, sendo a técnica da soldadura usada em muitas aplicações, geralmente de elevada responsabilidade [1-4]. Entre as diversas técnicas de soldadura usualmente aplicadas em ligas metálicas ferrosas e não ferrosas, a soldadura por arco submerso bem como a soldadura MIG, TIG e MAG são particularmente adequadas para serem automatizadas e implementadas conjuntamente com robôs. A utilização de sistemas robóticos para soldadura, além dos robôs serem industriais estes ocupam um espaço operacional de grandes dimensões, além do sistema robótico são montados em equipamentos móveis que se movem nos diversos eixos [5, 6]. A utilização de posicionadores da estrutura, combinado com o robô industrial permite melhorar a forma como a estrutura é soldada [7, 8]. Um sistema robótico de soldadura, tipicamente funciona suspenso e são sistemas dispendiosos. Estes sistemas apresentam uma elevada eficiência, normalmente equipa-se o robô com tochas de soldadura, uma fonte de alimentação digital para soldadura, entre outros equipamentos.

A utilização de sistemas robóticos industriais em diversas aplicações de soldadura em arco é bastante frequente [1-4], no entanto estes sistemas ocupam um espaço operacional geralmente de grandes dimensões, além do sistema robótico industrial, muitos são montados em equipamentos móveis com diversos eixos [5, 6]. Além destes sistemas por vezes utilizam posicionadores da estrutura o que permite melhorar a forma como a estrutura é soldada [7, 8]. Um sistema robótico de soldadura, tipicamente funciona suspenso no teto e são muito dispendiosos, mas apesar dos custos estes sistemas apresentam uma elevada eficiência o que permite o aumento da produtividade e nas empresas quanto maior for o número de robots instalados para este tipo de processos maior pode ser a produtividade, no entanto, existem outros muitos desafios, por exemplo, se os tempos de soldadura entre os diferentes robots não for idêntico, pode causar tempos de espera entre os diferentes robots, e para sistemas com múltiplos robots é necessário estudar a redução destes tempos de espera. Outros dos desafios neste tipo de trabalho é a deformação das peças devido à soldadura por um período prolongado, por essa razão nos sistemas robóticos são instalados sensores para detetar a posição de início da soldadura e sensores de arco para corrigir o desvio durante o processo de soldadura [9, 10].

A inclusão de sistemas robóticos colaborativos (Cobot) deve-se a vários fatores, em especial à facilidade de utilização e instalação deste tipo de equipamentos, além destes fatores, estes sistemas apresentam uma excelente flexibilidade [11-13]. Nas tarefas de soldadura a possibilidade da utilização de Cobots permite mais flexibilidade nas diferentes tarefas de soldadura, além disso permite aos técnicos especializados interagir facilmente com um ou até vários Cobots ao mesmo tempo, assim, é possível alterar as trajetórias de uma forma mais rápida, preparar os diferentes setups dos vários processos de soldadura, melhorando~significativamente o desempenho dos trabalhos [14]. O principal objetivo da utilização de Cobots é combinar o desempenho deste sistema com as capacidades de um ser humano [15]. A integração de Cobots permite obter uma solução mais intuitiva para o técnico especialista, obtendo praticamente as mesmas funcionalidades que um robot industrial, mas com as vantagens dos Cobots, mesmo perdendo a principal função de robot colaborativo, mas ganhando uma função de cooperação no processo.

Paulo Magalhaes
Europneumaq, Rua Senhora da Mestra, nº 35, 4410-511, Serzedo

F. Simões
Politécnico de Coimbra, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC), Quinta da Nora, 3030-199 Coimbra, Portugal

N.M. Fonseca Ferreira
Politécnico de Coimbra, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC), Quinta da Nora, 3030-199 Coimbra, Portugal
GECAD – Knowledge Research Group on Intelligent Engineering and Computing for Advanced Innovation and Development of the Polytechnic Institute of Porto, Engineering Institute of Porto (ISEP), Porto, Portugal

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