Tecnologia a Laser

Os robôs de soldagem são as unidades de execução centrais das linhas de produção automatizadas modernas de soldagem. Sua precisão de movimento, velocidade de resposta e capacidade de carga dependem, em grande parte, do desempenho do sistema de acionamento. O sistema de acionamento é responsável por traduzir os comandos de controle nos movimentos articulares do robô.

Os métodos de acionamento dos robôs de soldagem classificam-se, principalmente, nos seguintes tipos básicos:

1.Robô com transmissão hidráulica:  Como o nome sugere, este tipo de robô utiliza potência hidráulica para executar movimentos mecânicos. Suas características incluem: capacidade de pinça superior a 100 kg, transmissão suave, estrutura compacta e movimento sensível. No entanto, impõe requisitos muito rigorosos aos dispositivos de vedação.

Vantagens:

Alta relação potência-peso:  A força de saída é muito maior do que a de acionamentos pneumáticos e elétricos, para o mesmo volume.

Movimento Suave: O óleo hidráulico possui características de amortecimento e elevada resistência a impactos.

Autolubrificante:  O óleo hidráulico lubrifica as peças móveis e garante uma longa vida útil.

Limitações:

Propenso a vazamentos:  O desgaste das vedações pode facilmente levar a vazamentos de óleo, contaminando a peça soldada.

Sensibilidade à elevação de temperatura: As variações na temperatura do óleo causam alterações na viscosidade, afetando a precisão de controle.

Manutenção Complexa:  Requer uma estação hidráulica, sistema de refrigeração e filtração, ocupando uma grande área.

2.Manipuladores pneumáticos  são aqueles que utilizam ar comprimido para acionar seus atuadores. Suas principais vantagens são: fonte de ar facilmente disponível, baixa força de saída, ação pneumática rápida, estrutura relativamente simples e baixo custo. No entanto, suas desvantagens incluem má estabilidade na velocidade de operação devido à compressibilidade do ar, impacto significativo e uma capacidade de pinça geralmente limitada a cerca de 30 kg, em razão da pressão de ar relativamente baixa. Em comparação com manipuladores hidráulicos, os manipuladores pneumáticos são mais adequados para ambientes de alta velocidade, carga leve, alta temperatura e com poeira.

Vantagens:

Baixo custo:  Fonte de ar e atuadores de baixo custo, manutenção simples.

Sem superaquecimento: Boa dissipação de calor, adequado para ações auxiliares em ambientes de soldagem de alta temperatura.

Limpo:  Exaustão livre de poluentes.

Limitações:

Capacidade de posicionamento deficiente:  Difícil de alcançar posicionamento em pontos intermediários arbitrários; adequado apenas para posições finais.

Rastejamento em baixa velocidade:  Movimento instável em baixas velocidades.

Alto ruído:  O ruído de escapamento normalmente excede 75 dB.

3. Braço Robótico com Transmissão Mecânica: Esse tipo de braço robótico é acionado por um mecanismo de transmissão mecânica. Trata-se de um braço robótico especializado acoplado a uma máquina-ferramenta principal, cuja potência é transmitida principalmente a partir do mecanismo de trabalho. Suas principais características são movimento preciso e confiável, alta frequência de ação, porém possui estrutura mais volumosa e seu programa de movimento é fixo. É frequentemente utilizado para carregamento e descarregamento de materiais na máquina-ferramenta principal.

Vantagens:

Alta precisão e relação de transmissão exata: A transmissão mecânica baseia-se em engrenamento rígido ou contato, sem deslizamento (como engrenagens ou fuso de rosca), permitindo relações de transmissão precisas e alta repetibilidade. Evita os problemas comuns em sistemas hidráulicos, como vazamentos ou histerese.

Velocidade de resposta rápida:  Os componentes mecânicos possuem alta rigidez e carecem da compressibilidade do óleo hidráulico ou do gás, resultando em transmissão direta de movimento e resposta rápida ao iniciar, parar e inverter o sentido de rotação, sendo adequados para operação em alta velocidade.

Alta Capacidade de Carga: Por meio de uma caixa de câmbio ou mecanismo de ligação bem projetado, pode suportar grandes cargas estáticas e dinâmicas, além de apresentar alta eficiência de transmissão (especialmente na transmissão por engrenagens, cuja eficiência atinge mais de 90%).

Alta confiabilidade e longa vida útil:  Em condições de boa lubrificação e operação normal, os componentes mecânicos possuem longa vida útil sob fadiga, modos de falha bem definidos e são fáceis de prever e manter.

Vantagens:  Alta adaptabilidade ambiental: Ao contrário das acionamentos elétricos, que são suscetíveis à interferência eletromagnética, e dos acionamentos hidráulicos, que são vulneráveis à contaminação do óleo, as transmissões puramente mecânicas apresentam certa tolerância a ambientes agressivos, como altas temperaturas, poeira e radiação.

Limitações:  

Estrutura complexa e grande porte/peso:  Alcançar movimentos com múltiplos graus de liberdade exige combinações complexas de elementos articulados, juntas e engrenagens, resultando em um robô volumoso com grande momento de inércia, o que limita seu desempenho dinâmico em alta velocidade.

Baixa flexibilidade: Uma vez concluídos o projeto e a fabricação de transmissões puramente mecânicas (como came e mecanismos de articulação), a trajetória de movimento e o curso ficam fixos, dificultando a adaptação às necessidades flexíveis de produção de múltiplas variedades e pequenos lotes. Alterar o movimento normalmente exige a substituição da came ou o ajuste do mecanismo de articulação, o que é demorado e trabalhoso.

Existe folga:  O engrenamento entre engrenagens e as conexões por articulações inevitavelmente apresentam folga. O desgaste prolongado agrava essa folga, levando à redução da precisão de deslocamento e posicionamento da transmissão, afetando a qualidade das trajetórias de soldagem.

Altos custos de fabricação e exigências de manutenção:  Engrenagens de precisão, fuso de alta precisão e outras peças são difíceis e custosas de fabricar. Simultaneamente, as juntas mecânicas exigem lubrificação regular, proteção contra poeira e monitoramento de desgaste, resultando em uma grande carga de manutenção.

Vantagens:  Ruído e Vibração: Durante a operação em alta velocidade, o impacto da engrenagem e a inércia da articulação geram ruído significativo e vibração mecânica, podendo afetar a estabilidade do arco de soldagem.

4. Braço Robótico com Acionamento Elétrico: Esse tipo de braço robótico utiliza um motor de indução com estrutura especializada, um sistema eletromecânico linear ou um motor de passo alimentado por energia para acionar diretamente o atuador. Como não é necessário nenhum mecanismo intermediário de conversão, a estrutura mecânica é relativamente simples. Em particular, os braços robóticos com motor linear oferecem alta velocidade e longo curso, sendo muito práticos para manutenção e uso.

Vantagens:

Máxima Precisão: Capaz de soldar curvas espaciais complexas (como arcos circulares e curvas spline).

Controle Flexível:  Fácil de digitalizar, conectar em rede e implementar a programação por ensino.

Alta Eficiência Energética: A eficiência de conversão de energia pode atingir mais de 90%, com baixo consumo de energia em modo de espera.

Baixa Manutenção:  Não requer óleo hidráulico nem mangueiras de ar, garantindo limpeza.

Limitações:

Custo elevado: Os motores servo e os redutores de precisão são caros.

Proteção contra superaquecimento: É necessário monitorar o resfriamento do motor durante soldagem de alta velocidade prolongada sob carga total.

Sensível à interferência eletromagnética:  Requer blindagem e aterramento adequados.

No geral, os modernos robôs de soldagem estão evoluindo rumo à total eletrificação, alta precisão, conectividade em rede e colaboração. A integração profunda dos sistemas de acionamento e transmissão (como a eliminação do redutor em motores de torque com acionamento direto e a integração dos módulos de acionamento dentro das juntas) melhora ainda mais a confiabilidade e o desempenho no rastreamento de trajetórias. No futuro, com a combinação de algoritmos de controle servo (como controle de força e servocontrole visual) e tecnologia de inteligência artificial, os robôs de soldagem evoluirão para níveis superiores de inteligência e flexibilidade, capazes de lidar com processos de soldagem cada vez mais complexos e com as exigências crescentes do ambiente produtivo.