Célula automatizada para montagem de quadros brancos com perfil de alumínio

Abstract

Desde sempre, o ser humano procura alternativas para substituir o trabalho que executa. Devido ao avanço tecnológico nos últimos anos e à tendência exigida pela globalização da produção ser contínua, a indústria tem vindo a apostar na automatização das suas fábricas. Com níveis de exigência elevados e com um maior número de processos, que eram antigamente realizados por mão-de-obra humana, a produção é cada vez maior, rápida, programada e contínua. Dos vários processos que têm vindo a ser desenvolvidos de forma automatizada, encontram-se as operações de manipulação. Estas operações, envolvem a movimentação de objetos de um lugar para o outro, sendo pick-and-place um exemplo disso. Devido à exigência atual, os equipamentos têm de ser mais flexíveis, mais rápidos e mais precisos. Assim, a robótica assumiu-se como sendo a solução, pois é conhecida pelas suas características de precisão e repetibilidade de movimento. A solução encontrada propõe retificar um sistema robotizado de montagem automático para substituição de linhas manuais tradicionais, em concreto, a montagem de quadros brancos com peças de plástico (topo e base) e perfis de alumínio (laterais). Estas peças, que compõem a estrutura externa dos quadros, são montadas e aparafusadas manualmente. Por ser um processo repetitivo, aborrecido e com uma produtividade baixa, é natural a necessidade de automatizar esta linha. Assim, foi prevista uma solução utilizando dois robôs (braço robótico - KUKA KR 16-2) e duas mesas para montagem e aparafusamento dos quadros. Na solução geral, o primeiro robô agarra num quadro branco e o mesmo é colocado na primeira mesa, onde ocorre a montagem dos perfis de alumínio e das peças de plástico que compõem a estrutura externa do quadro. De seguida, o segundo robô coloca o quadro completo na segunda mesa, onde ocorre o aparafusamento do quadro e onde se amolga os perfis de alumínio, completando assim o quadro. Esta dissertação descreve parte da solução prevista, que envolve um robô e a mesa de aparafusamento. Assim, é necessário a programação do robô, isto é, a marcação dos pontos de trajetória que é percorrida pelo mesmo, do controlo da mesa de aparafusamento, dos sinais do robô e do HMI, através do controlador lógico programável (PLC). Por fim, é feita a otimização da célula utilizando o programa kuka sim 2.2.

Human beings have always been searching for alternatives to replace the work they perform. Due to technological advances in recent years and the trend demanded by globalization for production to be continuous, the industry has been focusing on the automatization of factories. With high levels of demand and with a greater number of processes that were formerly performed by human labor, production is faster, programed and continuous. Of the several processes that have been developed in an automated manner, there are the manipulation operations. These operations include moving objects from one place to another, being pick-and-place an example of this. Due to the current requirements, equipment has to be more flexible, faster and more accurate. Thus, robotics was assumed to be the solution as it is known for its precision and repeatability characteristics of motion. The solution proposes to rectify a robotic automatic assembly system to replace traditional manual lines, specifically the assembly of whiteboards with plastic parts (top and bottom) and aluminum profiles (sides). These parts, which make up the external structure of the frames, are assembled and screwed by hand. As it is a repetitive, boring and with low productivity process, the need to automate this line is natural. Thus, a solution was foreseen using two robots (robotic arm - KUKA (KR 16-2)) and two tables for assembly and screwing the frames. In the general solution, the first robot picks up a whiteboard and places it on the first table, where the aluminum profiles and plastic parts that make up the outer frame of the board are assembled. Then, the second robot places the complete frame on the second table, where the frame is screwed in and the aluminum profiles are dented, thus completing the frame. This dissertation describes part of the intended solution, which involves a robot and the screwing table. This required the programming of the robot, including, the marking of the path points to be crossed by the robot, the control of the screwdriver, the robot signals and the HMI, through the Programmable Logic Controller (PLC). Finally, cell optimization was carried out using the program (kuka sim 2.2).