Cobots: a nova opção para a injeção plástica

A injeção plástica é um processo industrial importante para a produção de peças delicadas e precisas. Conheça neste artigo um pouco da história do uso da robótica no setor e veja como os cobots revolucionaram o processo de moldagem por injeção através de uma tecnologia revolucionária.

Trinta anos atrás, robôs totalmente servo-controlados eram raramente utilizados em aplicações de moldagem por injeção. A abordagem mais comum era a simples utilização de um sistema de três eixos, usando um robô cartesiano ponto a ponto.

A movimentação era feita utilizando um sistema com apenas três eixos para movimentação espacial (X,Y e Z). Contudo, os robôs nem sempre possuíam a flexibilidade necessária para retirar as peças injetadas dentro da máquina.

Em muitos casos, a peça fica presa no molde e precisa ser extraída, em outros casos, é ejetada e precisa ser manuseada para dar seguimento ao processo. Independentemente do caso, quando o molde é substituído e outra peça começa a ser produzida, há maior trabalho na reprogramação do robô cartesiano para atender aos novos parâmetros.

E com força suficiente no eixo Z (vertical) para alcançar a linha central do cilindro, esses robôs tão simples rapidamente extraíam as partes do molde e as entregavam aos transportadores.

Vinte anos atrás, robôs cartesianos totalmente servo-controlados se tornaram comuns, oferecendo uma maior precisão e controle às ferramentas na ponta dos braços. Quinze anos atrás, os modeladores começaram a aplicar robôs de seis eixos em maiores volumes de produção.

Veja cobots da Universal Robots cuidarem da injeção de moldes em máquinas da Dynamic Group em Minnesota, Alpha Corporation no Japão, e na Xiamen Runner na China.

Essa evolução foi guiada por inúmeros motivadores técnicos e estratégicos que continuam até hoje, como:

• Processos pós-moldagem. Clientes demandam que moldadores entreguem partes e montagens mais completas, e os moldadores estão satisfeitos em aumentar o valor do serviço por isso. Rebarbação, aparar, polir, decorar, montar, embalar e empacotar agora são tarefas comuns candidatas à automação.
• Melhora no acabamento de superfícies. Clientes estão exigindo por altos níveis de acabamento em superfícies, que requerem envio cuidadoso das peças da fábrica de moldagem à área final de embalagem ou envio.
• Ciclos de vida de produtos mais curtos. O ritmo de atualização de produtos e novas introduções requerem constante mudança nos processos de fabricação.
• Alta variedade/baixo volume. Customização de produtos, lotes pouco volumosos e produção sob demanda para reduzir armazenamento estão criando ciclos produtivos mais curtos, fazendo das configurações de produção ainda mais exigentes.

Nos últimos dez anos, com frequência cada vez maior, os processadores de plástico começaram a adotar um novo nível de automação, chamado de robótica colaborativa, ou “cobots”.

Geralmente, baseados em braços articulados tecnológicos, esses cobots adicionam uma camada de segurança, programabilidade do usuário e mobilidade aos braços robóticos de seis eixos.

Para entender o atrativo dos robôs, um bom caminho é começar por uma revisão sobre o que faz braços robóticos articulados tão eficientes em primeiro lugar.

Os ângulos adicionais dão maior liberdade de movimento e se traduzem em maiores escolhas e possibilidades em todas as fases de manuseio, montagem e outras aplicações que se traduzem em vantagens reais no processo, como os que veremos abaixo.

Comparado a um sistema X,Y,Z como o de uma impressora 3D, os robôs colaborativos de 6 eixos atuam como um braço humano, tendo 3 graus de liberdade a mais capazes de gerar qualquer tipo de movimento. Isso é especialmente benéfico no manuseio de peças e transposição de partes para diferentes máquinas, esteiras ou caixas.

Flexibilidade para executar pré e pós processos de moldagem

Colocar inserções no molde e mover partes através dos processos de pós-moldagem implica em movimentos complexos, com posições e ângulos exigentes.

Redução do custo de ferramentas

Robôs de quatro eixos cartesianos normalmente requerem ferramentas complexas. O alcance de movimento e flexibilidade dos robôs articulados de seis eixos simplificam o custo e complexidade de garras e ferramentas.

Flexibilidade para carregar inserções precisas

Adquirir e adicionar inserções precisas é garantido pela ampla variedade de movimentos e repetibilidade dos robôs colaborativos de seis eixos.

Simplificação da extração de partes complexas

Partes complexas são difíceis de se remover sem ejetores, mas a destreza dos robôs de seis eixos permitem que essas peças sejam removidas de maneira gentil para fora do molde.

Flexibilidade para desviar de obstáculos

Barras de amarração, corrediças, mangueiras e braçadeiras interferem regularmente com a movimentação de partes móveis. Robôs de seis eixos oferecem a maior flexibilidade de navegação ao redor dos moldes que se pode encontrar.

Vida útil e manutenção

Robôs de seis eixos são selados, com reduzida manutenção e maior tempo de atividade. A maior parte dos robôs cartesianos em moldagem por injeção exigem manutenções regulares, pois seus trens de força estão expostos.

Opções de montagem dinâmicas

Muitos robôs de seis eixos podem ser montados em diferentes orientações para otimizar o layout, alcance e tempo de ciclo. Enquanto a instalação típica é no chão ou em pedestal na abertura de trás, outras opções estão disponíveis para paredes e teto. Para a maioria dos robôs de seis eixos, a orientação de montagem é fixa e deve ser feita na fábrica durante a construção do robô. Outros modelos permitem que a orientação seja definida rapidamente no campo de trabalho.

Baixo pé direito

Robôs cartesianos possuem um enorme problema: o eixo vertical (Z) se estica acima da linha central do robô, de maneira simplificada, a altura máxima para movimentação de peças é determinada pela altura total do eixo vertical.

Sem um complicado e dispendioso telescópio para o eixo Z, a altura do teto deve ser tão alta quanto a extensão do eixo em questão.

Ou seja, se é necessário erguer algo 3 metros acima do solo, é necessário que o teto seja ainda maior e não existam bloqueios sobre a estrutura do robô.

Em muitas fábricas, os conduítes, tubulações de água, vapor e supressão de incêndio, além de instalações elétricas, impossibilitam isso. Montar um robô de seis eixos sobre a máquina de moldagem por injeção pode ser possível mesmo em espaços com pé-direito baixíssimo.

Uso eficiente do espaço no chão de fabrica

O metro quadrado é sempre custoso em qualquer fábrica. Enquanto moldadores adicionam mais e mais processos de pré e pós molde, o espaço disponível ao redor da máquina passa a ter cada vez mais demanda.

Montar um robô de seis eixos oferece a flexibilidade e os benefícios de mobilidade enquanto libera espaço de trabalho no chão para operações secundárias.

Fácil acesso às máquinas

Moldes precisam ser mudados, e o departamento de manutenção precisa de acesso a isso. Montar um robô de seis eixos na máquina ou no espaço vertical (teto) também significa facilitar o acesso ao equipamento quando necessário.

O uso de cobots está aumentando sem parar no mercado de moldagem por injeção. Enquanto os cobots entregam todos os benefícios de seis eixos citados acima, eles também entregam outras vantagens não disponíveis com a automação tradicional.

Veja abaixo quais são as principais:

Mais espaço no solo

Robôs colaborativos são nomeados pela sua capacidade de trabalho seguro em proximidade com seres humanos. Quando propriamente aplicados (após uma avaliação de risco), os cobots normalmente não exigem custosas e exageradas cercas de segurança e portas de acesso associadas à automação tradicional.

Sua natureza colaborativa libera ainda mais espaço no solo, mesmo para instalações no piso ou em pedestais, permitindo acesso rápido ao espaço de trabalho de um cobot sem precisar abrir portas de segurança, desativar alarmes etc.

Observe, contudo, que enquanto os robôs podem ser desenvolvidos com sensores, além de terem velocidade e torque reduzidos para torná-los mais seguros próximos de humanos, suas ferramentas na ponta dos braços ou as partes com que estão lidando podem apresentar riscos sem a proteção mecânica ou eletro-óptica adequada.

Operadores engajados

Cobots são desenhados para operar de maneira segura em proximidade com os operadores, outros cobots e maquinário. Maximizar a interação entre operadores habilidosos e cobots pode ser mais produtivo do que usar apenas robôs ou operadores humanos sozinhos.

Cobots podem ser facilmente movidos de prensa para prensa, como pode ser visto no Dynamic Group.

Portabilidade

Leves e fáceis de instalar e programar, os cobots são comumente tratados como ferramentas de manufatura, movidos de maquinário para maquinário de acordo com as demandas de produção e prazo.

Cobots já foram utilizados de maneira bem-sucedida em bases móveis e carrinhos, empurrados para a posição exigida em um curto processo de montagem. Outras instalações utilizam bases magnéticas ou pinças de alta precisão para permitir que os cobots sejam movidos de máquina para máquina.

Fáceis de programar

Alguns cobots oferecem programações extremamente intuitivas, fazendo da instalação, programação e interface para moldagem por injeção e outros periféricos bem direta.

Não é necessário aprender linguagens de programação especiais, e com o ensino direto é possível manter custos de operação baixos, garantindo mesmo a pequenos e médias operações uma implementação eficiente de automações robóticas.

Baixo custo/Bom payback

Cobots estão mudando como a automação é implementada. A programação e instalação simplificadas, periféricos pré-projetados como garras e até mesmo sistemas de visão, com guarda reduzida ou inexistente, somam à automação com metade do custo de robôs tradicionais.

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