Tipos de garras robóticas usadas na manufatura

Neste artigo, você verá quais são os principais tipos de garras robóticas através de uma definição por seus processos. Confira:

Resumidamente, garras robóticas são extensões que permitem que robôs peguem e segurem objetos. Quando combinadas com um braço robótico colaborativo (cobot), as garras permitem aos fabricantes automatizar processos-chave, como teste de qualidade de produtos, montagem, pick and place (pegar e posicionar) e alimentação de máquina.

É útil pensar nas garras como similares a uma mão humana. Elas são posicionadas ao final do braço robótico e suas habilidades permitem que se combine a força de um braço com a destreza de uma mão.

Essa combinação abre margem para inúmeras possibilidades em manuseio de materiais com cobots, do empilhamento de grandes caixas ao controle delicado de componentes eletrônicos.

Existem diferentes tipos de garras robóticas disponíveis para uso com os cobots da Universal Robots. Algumas garras são como mãos humanas, incluindo cinco dedos, mas esses são casos extremamente raros.

Os modelos mais comuns são garras com dois e três dedos, garras mecânicas, modelos com copos de sucção e até mesmo garras com aparência similar a bolsas cheias de ar. Com tantas opções para escolher, pode ser difícil saber qual tipo de garra robótica é a melhor para cada aplicação.

Neste artigo, nós iremos olhar para as garras mais populares na manufatura. Também iremos resumir algumas das opções disponíveis para fabricantes e explorar os prós e contras de cada diferente tipo de garra para cada aplicação.

Escolher uma garra para seu cobot pode parecer uma tarefa difícil, ainda mais com tantas opções diferentes de garras e terminologias repetidas.

Porém, de maneira geral, as garras podem ser divididas em 5 ou 6 categorias, com cada uma delas distinguível pelos métodos para controlar e ativar a garra em si.

Garras de vácuo ou garra de ventosas

Esses modelos usam a diferença entre a pressão atmosférica e o vácuo para levantar, segurar e mover objetos. Normalmente, o vácuo (ou “fluxo de vácuo”) é gerado por uma bomba eletromecânica em miniatura ou por uma bomba de ar-comprimido.

O fluxo de vácuo deve ser ininterrupto para garantir que o cobot possa reter de maneira segura o objeto que levantou.

Garras de ar-comprimido produzem entre quatro e dez vezes mais poder que suas contrapartes eletromecânicas, o que as torna uma boa escolha para levantamento de grandes volumes e massas. Contudo, garras de vácuo eletromecânico se destacam em aplicações com grande necessidade de mobilidade.

Você vai encontrar garras de vácuo sendo usadas para automatizar uma grande variedade de tarefas, mas uma das aplicações mais populares para esse tipo de garra robótica é empacotamento e paletização.

Por exemplo, a produtora de carnes norueguesa Nortura usou o cobot UR10 com uma garra de vácuo para otimizar suas operações de paletização.

A DLC Logistics, uma companhia de logística terceirizada com sede nos Estados Unidos, adaptou um cobot UR10e com a garra robótica a vácuo da Piab piCOBOT para aplicações de escolha e embalagem de itens em caixas no centro de atendimento da empresa.

Os benefícios das garras a vácuo incluem a habilidade de lidar com uma enorme variedade de itens (mesmo aqueles posicionados de maneira irregular na esteira) e um menor valor comparado a outros tipos de garras. Desvantagens incluem aumento nos custos com eletricidade para alimentar o ar-comprimido ou as bombas de vácuo, além de sensibilidade a condições empoeiradas e sujeiras.

Garras pneumáticas

Usam ar-comprimido e pistões para operar suas “mandíbulas” (também chamadas de “dedos”). São mais facilmente encontradas em configurações de 2 e 3 dedos. Garras pneumáticas são ferramentas versáteis que podem ser usadas em uma enorme gama de aplicações.

Por exemplo, a Toolcraft Inc, uma pequena loja de máquinas em Washington, EUA, escolheu a garra pneumática PHD PneuConnect para automatizar uma operação complicada em três etapas dentro de uma máquina CNC.

Combinado com o cobot UR5e (que provê repetibilidade em até 30 microns), o sistema foi capaz de inserir partes na CNC e, quando a CNC finalizou seu trabalho, mergulhou a parte produzida em uma solução de enxágue para depois passá-la em um jato de ar antes de finalmente pôr a peça, lavada e seca, em uma estante para envio.

Os prós de garras pneumáticas incluem seu baixo custo, grande amplitude de força de aperto, habilidade para operar em pequenos espaços e tempos de resposta ágil.

Contudo, as garras pneumáticas são melhores usadas para segurar objetos de parte única, então podem não ser a melhor opção se sua linha de montagem lida com baixo volume/alta variação de itens. Essa garra também provê força e posição de controle limitada, além de requerer ar-comprimido para funcionar.

Garras hidráulicas

Movidas por fluidos hidráulicos, as garras hidráulicas oferecem maior poder de aperto que suas contrapartes pneumáticas, fazendo delas ideais para tarefas pesadas.

A maior vantagem de uma garra hidráulica é seu excelente poder de aperto, mas com isso surgem também enormes desvantagens, incluindo a complexidade no uso de óleo, bomba e reservatório.

Consequentemente, as garras hidráulicas costumam apresentar maior necessidade de manutenção comparada aos outros tipos de garras, além de também não serem recomendáveis a ambientes esterilizados e aplicações médicas. Também não costumam ser colaborativas nos espaços de trabalho pois não existe controle de força.

Garras elétricas

Garras elétricas são uma escolha popular para diferentes aplicações com cobots, incluindo manutenção de máquinas e pick & place. Ainda que não ofereçam o mesmo poder de aperto que as garras pneumáticas, são adequadas para aplicações com alta velocidade e força de aperto leve/moderada.

Garras elétricas costumam vir em configurações de duas e três mandíbulas, com as opções de três mandíbulas sendo preferidas ao lidar com objetos redondos ou cilíndricos.

Por exemplo, a STAMIT, uma empresa de ferramentas-máquinas com sede na República Tcheca, usou a garra elétrica de 2 dedos da Robotiq e um cobot UR10 para acompanhar uma máquina CNC em seu ambiente de produção altamente variado (4 mil diferentes objetos e 12 milhões de partes no total por ano).

A habilidade que define as garras elétricas para automação em fabricação é o controle. A maior parte das garras elétricas vem com microprocessadores que permitem que variação de força e velocidade. Isso possibilita um feedback da garra sobre presença/ausência de item.

A adição de sensores de força permite às garras elétricas lidar facilmente com diferentes partes de objetos. Por outro lado, enquanto as garras elétricas estão ficando mais poderosas a cada ano, no geral tendem a ter menor força de aperto que garras pneumáticas e também costumam ser mais caras.

Observações sobre a terminologia das garras

Nós separamos os tipos de garras robóticas acima baseados nos métodos usados para movimentar as garras, mas existem outras maneiras de se dividir os tipos de garras, como por forma, que resulta em termos como garras paralelas, garras leves e garras angulares.

Você também pode ter encontrado termos como garra adaptativa e garra mecânica. Não se preocupe com essa terminologia extra por hora, ela será explicada em outros artigos onde iremos mergulhar mais a fundo sobre os diferentes tipos de garras.

Existem diferentes fatores para considerar ao escolher uma garra, mas o mais importante é liderado pela aplicação específica que você tem em mente. A Universal Robots torna isso mais fácil para você com o ecossistema UR+, onde pode encontrar uma grande variedade de garras especialmente desenhadas para lidar com a maior parte das tarefas de fabricação.

Além disso, existem ainda algumas perguntas importantes a serem respondidas ao selecionar a garra robótica certa para seu cobot:

• A garra vai lidar com um único item ou uma variedade?
• Que tipos de itens (alimentos, componentes eletrônicos etc.) serão movidos?
• Qual a forma dos itens que serão carregados pela garra (retos, curvos, irregulares)?
• A garra será usada em um ambiente esterilizado?
• Você precisa de feedback de dados da própria garra?
• Quais certificações devem vir com a garra (segurança de alimentos, compatibilidade IP7 etc.)?
• Qual o peso máximo a ser carregado pela garra?
• A garra vai precisar operar em espaços apertados?

Quais são os tipos de End Effector?

O termo End Effector (ou ferramenta de fim de braço, do inglês End-of-arm Tooling, EOAT) é usado para descrever qualquer aparelho ao final de um braço robótico. Garras são um dos tipos de End Effector, mas existem muitos outros.

Por exemplo, uma câmera inteligente no final de um braço robótico pode ser usada para ajudar em tarefas de inspeção. Uma ferramenta de solda é um instrumento terminal que pode ser instalado em um cobot para ser usado de maneira segura em tarefas de soldagem.

Outros instrumentos terminais são usados para dosagem. O AIM FD400, por exemplo, oferece dosagem de fluidos de média viscosidade (como graxa e silicone) na instalação de um produto.

Gostou de saber mais sobre os tipos de garras robóticas e quer se aprofundar nos end effector para cobots? Confira nosso blog.

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