Linha de montagem com robôs colaborativos: como funciona e principais benefícios

A Indústria 4.0 trouxe mudanças significativas para as fábricas, principalmente com a introdução de novas tecnologias, o que mudou a forma como humanos e máquinas trabalham juntos. Se antes a automação era sinônimo de grandes células cercadas por grades e robôs industriais isolados, hoje o cenário é bem diferente: uma linha de montagem com robôs colaborativos permite que pessoas e robôs compartilhem o mesmo espaço de forma segura, flexível e altamente produtiva.

Os cobots (robôs colaborativos) não substituem os funcionários na linha de produção, eles assumem tarefas repetitivas, pesadas ou ergonomicamente críticas, enquanto as pessoas se concentram em atividades de maior valor agregado.

Ao longo deste artigo, vamos apresentar como a linha de montagem com cobots pode beneficiar a produção na indústria.

Uma linha de montagem tradicional é composta por estações sequenciais em que o produto percorre uma esteira ou fluxo definido, recebendo componentes, ajustes e inspeções até virar um item acabado. Esse modelo de trabalho era executado por trabalhadores que precisavam realizar movimentos repetitivos por longos período, em geral, em condições pouco ergonômicas.

Quando nos referimos a uma linha de montagem com robôs colaborativos, essa lógica muda e se torna muito mais ágil e segura. Veja como isso acontece:

• O cobot opera próximo ao operador, muitas vezes na mesma estação;
• Ele é programado para executar tarefas específicas, como parafusamento, aplicação de cola, alimentação de máquinas, paletização ou testes funcionais;
• Sensores de força, torque, velocidade e posição são utilizados para garantir que, ao detectar um contato inesperado, o robô pare automaticamente;
• A linha de produção é coordenada por um software, capaz de ajustar as operações a qualquer momento para manter o fluxo ideal.
  Ao contrário do que acontece com robôs tradicionais, que permanecem integralmente no mesmo local, os cobots são adaptáveis, ou seja, eles podem ser movidos para outra aplicação com facilidade.

Leia também: Automação de fim de linha: vantagens de adotar cobots nessa etapa de produção

São vários os elementos que compõem uma linha de montagem robótica e todos eles precisam "conversar" entre si para que a operação seja bem sucedida.

Listamos abaixo os principais componentes e tecnologias envolvidos numa linha de montagem.

Robôs industriais

Os robôs, sejam eles colaborativos ou não, são o coração de uma linha de montagem automatizada. Existem vários tipos de robôs industriais e são selecionados com base nos requisitos da tarefa. Normalmente, são braços robóticos de múltiplos eixos capazes de movimentos precisos e repetitivos.

Em uma linha de montagem, os robôs podem:

• apertar parafusos com torque controlado,
• encaixar componentes em estruturas,
• realizar soldagens leves, colagens ou aplicações de selante,
• alimentar máquinas e executar testes funcionais repetitivos.

Ferramentas de extremidade (end effectors)

Os end effectors são as ferramentas acopladas ao punho do robô e que interagem diretamente com o produto. Em linhas de montagem colaborativas, essas ferramentas podem ser:

• garras mecânicas ou pneumáticas para pegar e posicionar peças,
• ventosas para manipular componentes planos ou delicados,
• parafusadeiras com controle de torque e ângulo,
• bicos de dispensação para cola, selante ou graxa,
• pequenas tochas ou ferramentas de solda adequadas ao ambiente colaborativo.

Em geral, esses end effectors podem ser personalizados de acordo com as necessidades de cada aplicação. Além disso, eles podem ser trocados rapidamente, permitindo que o mesmo cobot atenda diferentes produtos ou etapas do processo.

Sistemas de esteiras e manuseio de materiais

Esteiras transportadoras são responsáveis por levar peças de uma estação a outra na linha de montagem. Elas podem ser combinadas com dispositivos de posicionamento que garantem que o produto esteja sempre na mesma referência para o robô,

A esteira pode operar em fluxo contínuo ou em ciclos (para > o cobot trabalha > depois libera), dependendo da aplicação.

Sensores e sistemas de visão

Sensores são essenciais para que os robôs tenham consciência sobre o seu ambiente e o estado do produto. Em linhas colaborativos, alguns dos sensores mais comuns são:

• sensores de proximidade,
• sensores fotoelétricos para detecção de presença,
• sensores de força/torque na flange do robô,
• câmeras 2D ou 3D integradas a sistemas de visão.

Os sistemas de visão são úteis para a localização de peças, inspeção da montagem dos produtos, além da detecção de defeitos em tempo real.

Se um sensor indica ausência de peça, desalinhamento ou qualquer condição fora do padrão, o sistema pode acionar uma correção automática, sinalizar o operador ou até pausar a célula para evitar que peças defeituosas avancem na linha.

Sistemas de controle e software de automação

Por trás da operação com robôs, há sempre um sistema de controle coordenando tudo. Em uma linha com cobots, normalmente é composta por:

• o controlador do próprio robô colaborativo, responsável pelas trajetórias, IOs e lógica local;
• CLPs (controladores lógicos programáveis) fazendo a ponte entre esteiras, dispositivos, sensores e o cobot;
• sistemas supervisórios ou MES, que monitoram produção, estados de máquina, alarmes e indicadores de desempenho.

Esses sistemas vão garantir que todos os componentes atuem em sincronia

Sistemas de segurança

Por fim, temos os sistemas de segurança, que são fundamentais em linhas de montagem robóticas.

No caso dos cobots, as funções de segurança são incorporadas ao próprio robô. PLCs e controladores de segurança monitoram todo o sistema e interrompem a operação sempre que detectam alguma condição insegura. Sistemas de segurança adequados permitem que humanos coexistam ou intervenham no processo (para manutenção ou inspeções) sem risco.

Leia também*: *Guia completo para implementação de cobots UR

Aumento de produtividade sem perder flexibilidade

Robôs industriais tradicionais entregam alta velocidade, mas muitas vezes exigem layouts rígidos, grandes volumes e pouco mix de produtos. Já os cobots se destacam quando a necessidade é produzir mais, mas sem engessar o processo.

Maior precisão e consistência

Robôs entregam desempenho repetível e de alta precisão, garantindo qualidade uniforme do produto. Isso reduz erros decorrentes de fadiga ou inconsistência humana, diminui desperdícios e fortalece a reputação da marca.

Segurança e ergonomia superiores

Cobots assumem tarefas perigosas como levantamento repetitivo, manuseio de peças cortantes ou movimentos repetitivos, reduzindo riscos de acidentes e lesões.

Economia operacional

Apesar de exigirem investimento inicial, os robôs reduzem custos contínuos ao substituir diversas funções manuais. Menores taxas de erro e menor necessidade de manutenção contribuem para um ROI sólido, geralmente alcançado em poucos anos, além de permitir que trabalhadores sejam realocados para funções de maior valor.

Coleta de Dados e Insights do Processo

Sistemas robóticos geram dados valiosos para otimização de processos, viabilizando análises da Indústria 4.0. Essas informações permitem manutenção proativa e tomadas de decisão mais assertivas, promovendo melhoria contínua e maior eficiência operacional.

Quais indústrias mais se beneficiam das linhas de montagem robóticas?

Linhas de montagem robóticas são valiosas para setores com tarefas repetitivas e de alto volume. Qualquer indústria que valorize alta produtividade, qualidade consistente e segurança pode se beneficiar. Os principais setores são automotivo, eletrônicos, alimentos e bebidas, além do farmacêutico.

Quais são os maiores desafios ao adotar automação robótica?

Os principais desafios incluem alto investimento inicial, complexidade técnica, manutenção, requisitos de segurança e adaptação da força de trabalho. Treinamento e gestão da mudança são fundamentais para superar essas barreiras.

Como as linhas robóticas se comparam ao trabalho manual em produtividade?

Robôs geralmente superam operadores humanos de 2 a 4 vezes em tarefas repetitivas e podem operar continuamente. Isso resulta em maior produção, menos erros e maior eficiência geral. Embora nem todas as tarefas sejam automatizáveis, robôs se destacam naquelas que exigem precisão e repetição.

Cobots substituem operadores?

Não. Eles assumem tarefas repetitivas e perigosas, enquanto pessoas se dedicam a atividades de maior valor.

É difícil programar um cobot?

Não. A programação é intuitiva e pode ser feita até por equipes sem experiência avançada em automação.

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