[Estudo de Corpo ] Evolução da Usinagem Robótica.
Automatizar o corte e a retificação de peças fundidas de grandes dimensões.
～Transformando o futuro do trabalho pesado com robôs, sondas de contato e controle ativo da força de conformidade～
Mesa
Entrevistado: Aichi Sangyo Co., Ltd.
A entrevista foi realizada em cooperação com a Aichi Sangyo Co., Ltd., em Shinagawa, Tóquio. (Os títulos honoríficos foram omitidos abaixo.)
Além de sua atividade principal de importação e venda de produtos manufaturados, a empresa também se destaca na proposição de soluções por meio de desenvolvimento e suporte técnico.
A empresa opera em diversos ramos de negócios, mas neste artigo destacaremos a sede de engenharia (escritório de Sagamihara), responsável pela integração de sistemas robóticos. Ela importa máquinas de solda, máquinas-ferramenta e impressoras 3D de metal como empresa comercial, mas seu maior diferencial reside na oferta de soluções de automação que combinam produtos avançados com robótica.
Um exemplo que exemplifica a abordagem da empresa é sua proposta de utilização do "Dispositivo Controlador de Força de Conformidade Ativa", fabricado pela empresa americana PushCorp. Metais podem ser usinados montando-se o dispositivo da PushCorp em um robô industrial e acoplando-se abrasivos, ferramentas de corte, fresas, etc.
O dispositivo PushCorp consiste em um mecanismo deslizante capaz de ajustar e manter a pressão constante em qualquer posição, e um servo-eixo que vem de fábrica com uma haste BT.
O mecanismo deslizante incorpora sensores de força, aceleração e posição. Quando a ponta da ferramenta do fuso toca a superfície da peça, ela envia informações desses sensores para compensar as variações de carga devido à orientação, mantendo assim uma pressão constante.
Consequentemente, mesmo que haja variações na precisão da trajetória do robô ou nas dimensões externas entre as peças, o dispositivo PushCorp consegue realizar ajustes com flexibilidade e concluir a usinagem . O dispositivo também apresenta um tamanho compacto, apesar de sua alta rigidez.
No entanto, para aproveitar ao máximo o dispositivo PushCorp, são necessários equipamentos periféricos e de programação de robôs . A Aichi Sangyo possui um Departamento de Fabricação de Sistemas na Sede de Engenharia que funciona como integrador de sistemas, com um histórico comprovado de entrega de sistemas integrados.
Kotaro Takemoto, líder do Grupo de Projeto Mecânico na Seção de Projetos do departamento, afirma:
“Nós nos adaptamos com flexibilidade às solicitações dos clientes e às peças específicas a serem usinadas. Recentemente, observamos um crescente impulso em nossos projetos de automação para usinagem de peças grandes e execução de operações perigosas.”
Desafio: Corte e retificação de peças fundidas de grandes dimensões
Recentemente, a empresa foi consultada sobre a automação dos processos de corte e retificação de peças fundidas de grandes dimensões.
Cada peça fundida é única. Como o formato e o posicionamento de cada peça variam, o alinhamento dependia da visão aguçada e da intuição de trabalhadores qualificados.
Este trabalho impôs encargos significativos aos trabalhadores, incluindo:
- Alto risco , pois os operadores manuseiam diretamente máquinas de corte.
- Erros humanos que levam a uma qualidade inconsistente
- Manuseio demorado de peças grandes e pesadas para processamento.
- Tempo prolongado para troca de ferramentas e treinamento.
- Incapacidade de realizar produção de alta variedade e baixo volume.
Com um número cada vez menor de trabalhadores qualificados , manter as abordagens convencionais já não é sustentável.
Resolve o desafio com um sistema inovador de usinagem robótica que utiliza uma sonda de contato e controle ativo da força de conformidade.
A solução apresentada para enfrentar esse desafio é um sistema de usinagem robótica que combina o controlador de força de conformidade ativa da PushCorp com a sonda de toque 3D sem fio da Metrol, a “RC-K3X”.
1. Monte a sonda de contato acoplada à haste BT no dispositivo PushCorp.
As peças a serem cortadas são pesadas e transportadas por pontes rolantes na fábrica, o que dificulta o posicionamento de alta precisão. Criar gabaritos específicos para o posicionamento também é impraticável, já que os formatos de produtos de alta variedade e baixo volume variam de acordo com as especificações, etc.
Portanto, adotamos o seguinte método: posicionar a peça na bancada antes da usinagem, fixar a sonda de contato RC-K3X no dispositivo PushCorp na ponta do braço robótico para medir a peça, determinar sua posição fixa e corrigir o programa de usinagem de acordo.
2. Definição da Origem tocando a peça em 4 pontos com a sonda de contato.
Após a fixação da sonda de contato, a peça é tocada em 4 pontos e a definição da origem é realizada com base nos dados de medição. A trajetória de corte é corrigida automaticamente para se adaptar de forma flexível às variações e desalinhamentos da peça.
3. Troque a ferramenta de sonda de contato por uma serra de ponta para cortar o canal de fundição.
Em seguida, a sonda de contato é substituída por uma serra de ponta para cortar parte da carcaça de ferro que abriga o impulsor da bomba de GNL.
A carcaça é feita pela combinação de duas peças fundidas semicirculares com aproximadamente 1 metro de largura, profundidade e altura. O excesso de material, como canais de alimentação remanescentes do processo de vazamento, é removido por este sistema robótico.
4. Troque a ferramenta de serra de ponta por uma pedra de esmeril deslocada para esmerilhar a área de corte.
Deixa-se uma margem de aproximadamente 10 mm para evitar danos às partes necessárias da peça de trabalho. Por fim, a serra de ponta é trocada por uma pedra de esmeril deslocada para desbastar e dar acabamento à área de corte.
O controlador de força de conformidade ativa da PushCorp permite que várias ferramentas sejam pressionadas contra uma pressão consistente, adaptando-se às formas da peça de trabalho e às irregularidades da superfície para obter cortes e retificações seguros e estáveis .
O processo tradicional de "mover, medir, cortar e lixar manualmente" foi substituído por um processo de posicionamento com uma sonda de contato e corte e lixamento automáticos com um robô.
[Vídeo de referência] Inovação em usinagem robótica possibilitada por uma sonda de contato e um dispositivo controlador de força de conformidade ativa
Por que a sonda de contato RC-K3X da METROL foi escolhida?
Compatibilidade com Haste BT
O servo-eixo da PushCorp utiliza um "encaixe BT", um porta-ferramentas padrão, para acoplar diversas ferramentas. Por exemplo, este sistema utiliza um cone de eixo BT40. Em contrapartida, o RC-K3X também é compatível com encaixe BT, e o fato de poder ser adquirido e utilizado sem qualquer ajuste foi um fator decisivo importante.
Design sem fio para fácil integração
Outro fator crucial é que ele é sem fio. Os robôs têm um alto grau de liberdade em suas partes móveis, o que dificulta a passagem de cabos com fios.
Mesmo em locais propensos a interferências de Wi-Fi/Bluetooth ou cercados por obstáculos que podem prejudicar a precisão, o RC-K3X atinge uma repetibilidade estável de 1 μm (2σ) por meio de um desempenho sem fio altamente confiável, baseado em um método de comunicação proprietário .
Medição por Contato que não é afetada pela rugosidade da superfície ou pelo brilho metálico.
O método de medição por contato também foi um fator decisivo. Dispositivos de medição a laser também foram considerados, mas optou-se por um dispositivo de contato para evitar possíveis interferências de fatores externos, como a rugosidade da superfície e o brilho metálico das peças fundidas, bem como a luminosidade dentro da fábrica.
O dispositivo de contato também se mostrou útil mesmo durante o ajuste fino do programa operacional enquanto o robô estava em movimento. Como a visualização é feita de fora da cerca de segurança, o ajuste fino é realizado operando o painel de programação à distância.
Mesmo nessas circunstâncias, o RC-K3X de contato facilita a confirmação visual do contato físico com a peça de trabalho.
Preço acessível e confiabilidade exclusivos da fabricação japonesa.
O preço acessível e o sistema de suporte confiável, exclusivos da indústria japonesa, também foram fatores decisivos.
“Em uma feira, os funcionários da METROL nos apresentaram uma proposta, e os resultados da nossa avaliação foram muito bons. O preço era acessível e, por se tratar de um fabricante nacional, sentimos confiança no suporte oferecido, então decidimos sem hesitar”, disse o líder Takemoto, compartilhando essas palavras encorajadoras.
Muitos usuários enfrentam problemas de mau funcionamento das sondas de contato devido a colisões . Isso torna a acessibilidade um fator crucial para a operação sustentável.
Quais são os resultados esperados após a implementação?
A implementação deste sistema de usinagem robótica, possibilitado por uma sonda de contato e um dispositivo controlador de força de conformidade ativa, deverá proporcionar os seguintes resultados:
O resultado mais esperado é uma melhoria significativa na segurança!
Além da segurança, podem-se esperar diversas melhorias na produtividade.
- Configuração: Medições confiáveis baseadas em sensores eliminam erros humanos e reduzem o tempo de configuração.
- Precisão de usinagem: Elimina a variação humana para alcançar uma precisão de usinagem estável.
- Flexibilidade: A configuração automatizada da origem da peça, a troca de ferramentas e a usinagem permitem uma adaptação flexível à produção de alta variedade e baixo volume.
- Transferência de habilidades: Resolve o problema da dependência de veteranos para a transferência de habilidades.
[Perspectivas Futuras] Acabamento de cordões de solda e retificação de precisão de componentes de grandes dimensões
A combinação do RC-K3X com o PushCorp apresenta um potencial ainda maior para aplicações futuras.
Por exemplo,
- Acabamento do cordão de solda: Meça as saliências com a RC-K3X e processe-as com a pressão de retificação ideal.
- Componentes aeronáuticos e aeroespaciais: Manuseio de componentes superdimensionados não adequados para usinagem.
- Aplicações comprovadas na moagem fina e remoção de incrustações de diversos materiais.
P: Fale-nos sobre sua visão para o desenvolvimento futuro.
Aichi Sangyo Co., Ltd. Líder Takemoto
“Na nossa aplicação atual, ainda não exploramos totalmente a repetibilidade de 1 μm (2σ) do RC-K3X. Queremos construir um sistema que realmente tire proveito dessa capacidade.”
“Um dos conceitos que estamos explorando é o acabamento pós-soldagem .” Ao soldar com metal de adição para unir as peças, forma-se uma protuberância em forma de bolinho de peixe, conhecida como “ cordão de solda ”. O dispositivo PushCorp é usado para esmerilhar essa protuberância, obtendo-se um acabamento espelhado.
No entanto, ajustamos a força de pressão por segurança para não danificar nada além da saliência.
Acreditamos que, ao medir a altura e a largura do cordão com o RC-K3X antes da retificação, podemos otimizar a força de prensagem, melhorando assim a eficiência da produção e a precisão da usinagem. Com o desenvolvimento deste sistema, vislumbramos um potencial significativo para a combinação do PushCorp com a sonda de contato RC-K3X em diversas outras aplicações, principalmente em sistemas robóticos de corte, usinagem e retificação, onde a precisão tem sido um obstáculo à automação. Consulte-nos para projetos desse tipo.
Integrador de sistemas com vasta experiência na área oferece suporte completo em automação.
Este sistema foi construído pela Aichi Sangyo , uma empresa de importação e comércio com capacidade de engenharia interna.
Aproveitando sua vasta experiência em controle de robôs com o dispositivo controlador de força de conformidade ativa da PushCorp, a empresa oferece suporte abrangente para:
- Construção de sistemas robóticos
- Criação e personalização de programas
- Treinamento operacional e assistência na inicialização para a equipe no local.
A empresa possui uma sólida reputação por "entregar a solução ideal, personalizada para o local, assim que lhe é confiada uma tarefa".
Colaboração para entrevistas: Aichi Sangyo Co., Ltd.
Produto apresentado pela Aichi Sangyo Co., Ltd.: Dispositivo Controlador de Força de Conformidade Ativa da PushCorp
Os produtos apresentados neste estudo de caso
Sonda tátil sem fio de alta precisão
![[ Série RC-K3X]](https://metrol-sensor.com/wp-content/uploads/2025/10/RC-K3X_bg-6-800x530-1-800x530.png)
A série RC-K3X é um sensor de contato 3D sem fio fabricado no Japão, que é montado dentro de máquinas-ferramenta CNC, como centros de usinagem, para medir as dimensões de peças usinadas.
Utilizando comunicação sem fio, o receptor transmite os sinais de medição da sonda para a máquina.
