Gabriel Heitor da Silva Rocha - Nova Impressora HP2430_2 Nova
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1. 44 Fig 29 Interliga o entre o software e o hardware feito atrav s do m dulo de software LONTOO AS mera esis casas nea acta vances EE T E EE Bese 46 Fig 30 Interface do m dulo das DASES cccccsssecccesesececeesececcescccceueeececeusecesseneceeseseeeeseuneeetas 48 Fig 31 Interface do m dulo do receptor de ParafUSOS ccscccccsssscceeeesececseseceeeesseceeeeuseeeeas 50 Fig 32 Interface do m dulo do alimentador e erreererereearereranarrreaaacereanasereera 53 Fig 33 Interface do m dulo da APAarafUSACOLA ccccccsssecccceeseccccescccceesececsueececeeeeceeseeneeenees 54 Fig 34 Constitui o interna do suporte do eixo do FODO ccccceesecccecessececeeseceeeeeeceeeeenseeeees 56 Introdu o ndice de Figuras RELAT RIO DISSERTA O Fig 35 Mensagem apresentada quando o alimentador n o conseguia fornecer o parafuso pedido Depois de eliminado o erro pressionar o bot o adjacente para voltar ao normal FUNCIONAMENTO je A E E E E P S a 58 Fig 36 Gr fico bin rio ngulo de um aparafusamento obtido atrav s do software do fabricante da aparaldsa dOl A ss puras anseio are en TATER 59 Fig 37 Gr fico da distribui o do n mero de parafusos n o apertados em cada ponto de CADA ee e E E E T EEE A E A A E ETT 60 Fig 38 Vista de corte da base com a pe a a aparafusar s eesssssssessssresrrrreserrrssrrresrrrereseerese 61 ndice de Figuras2. RS232 Bases SENSORES AS i i ELECTRO COMPUTADOR V LVULAS Sistemas de BARREIRAS Seguran a BOTONEIRA EMERG NCIA Receptor de SENSORES ALIMENTADOR parafusos PARAFUSOS ELECTRO V LVULAS Fig 2 Formas de interliga o entre dispositivos Devido exig ncia do cliente na utiliza o da rede AS i necess rio que os dispositivos tenham um interface com a rede AS i A liga o com o rob ser atrav s de porta s rie RS232 devido a exist ncia deste protocolo no dispositivo e sua f cil implementa o De seguida passar se apresenta o das especifica es funcionais dos dispositivos a serem implementados C lula de aparafusamento Cap tulo 2 7 RELAT RIO DISSERTA O 2 1 1 Computador O computador serve de controlador principal Este ter de realizar o interface com a rede assim como a sua gest o Al m de controlar todo o processo ter de dar ao operador a possibilidade de monitorizar visualmente o estado do processo assim como o registo estat stico para an lises da efic cia do processo de aparafusamento Outro requisito consiste na sua futura utiliza o para a liga o do sistema base de dados da empresa efectuando deste modo o registo das pe as que passam pela c lula 2 1 2 Conjunto Rob 2 1 2 1 Rob Com a necessidade de cobrir uma vasta rea devido utiliza o de tr s bases o rob escolhido do tipo Scara o que minimiza o
3. Universidade do Minho Escola de Engenharia Gabriel Heitor da Silva Rocha Desenvolvimento de um Rob de aparafusamento com AS i Julho de 2009 Universidade do Minho Escola de Engenharia Gabriel Heitor da Silva Rocha Desenvolvimento de um Rob de aparafusamento com AS i Mestrado em Engenharia Electronica Industrial e Computadores Trabalho efectuado sob a orientacao da Professora Cristina Manuela Peixoto dos Santos Julho de 2009 AUTORIZADA A REPRODU O PARCIAL DESTA DISSERTA O APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGA O MEDIANTE DECLARA O ESCRITA DO INTERESSADO QUE A TAL SE COMPROMETE Universidade do Minho Assinatura I A solu o sempre f cil basta encontr la Alexander Solschenizyn 1918 Escritor russo Agradecimentos Durante a realiza o deste trabalho muitas pessoas foram importantes Desde j agrade o a todos aqueles que deram o seu contributo Ao meu orientador na empresa Eng Paulo Compadrinho pela orienta o nas horas em que isso faltava e pelos ensinamentos tanto ao n vel t cnico como de experi ncia que foram fulcrais para o sucesso deste projecto Muito obrigado Ao Tiago Barbosa pela disponibilidade apresentada sempre que necessitava Muito obrigado Aos meus dois colegas de curso tamb m na empresa pelo apoio Muito obrigado A todos os restantes colaboradores da ITEC agrade o pelo apoio na integra o na empresa A professora Cristina
4. 5 Bases e o seu movimento ccccsccsscesscesccsscesccsscesccsscesecessesecessesecesetasetsecesetseceseesecesses 13 Fig 6 Areas da c lula e barreiras de seguran a que protegem o acesso s reas 14 Fig 7 Conjunto de bot es verde e vermelho de uma base ceeeeeeeeeeraeseeeaos 15 Fig 8 Bloco de electrov lvulas com as sa das para actuar os cilindros e entrada de sinais de SNE SE e e en E PEE A E O ee A O E 16 Fig 9 Rob Janome montado na c lula sssesssesersnsersrnesereressrrerererossereensreressererereressreeerereeesseeee 17 Fig 10 Aparafusadora Atlas camisa de v cuo que suporta o parafuso e receptor de parafusos PAA Sorte EE E EE E AE E TT ETE EI EEE AEE E 19 Fig 11 M dulo de I Os AS i que realiza o interface entre dispositivos comuns e a rede 20 Fig 12 Indica o dos sentidos de deslocamento dos cilindros do receptor de parafusos 21 Fig 13 Gr fico de aparafusamento em tr s PASSOS csesecccsssecccceseccceeesececeeeseceeeeeceeseeeeeetes 23 Fig 14 Alimentador Intec instalado cccccscccsssseccceseccesceceeceeeeseecaenceceeeceseecessenceesuecesseeenens 24 Fig 15 Os dispositivos de seguran a est o todos ligados ao rel de seguran a 25 Fig 16 Software de programa o do rel de seguran a fornecido pelo fabricante Representa o da conjuga o dos sinais dos dispositivos que actuam as dua
5. Introdu o Acronimos AS i Actuator Sensor Interface mm Milimetros VB Visual Basic I Os Entradas e Sa das Inputs and Outputs Nem Newton Centimetro Nm Newton Metro PLC Aut matos program veis rom Rota es minuto ESD Electro Static Discharge Descarga Electrost tica Introdu o Acr nimos ERA 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O xii Acr nimos Introdu o Cap tulo 1 1 Introdu o Neste cap tulo introduz se a disserta o indicando a motiva o para a realiza o da mesma o seu enquadramento no mbito do curso e por fim apresentam se os objectivos propostos 1 1 Motiva o e enquadramento No mbito do Mestrado integrado em Engenharia Electr nica Industrial e Computadores a realiza o de um projecto para a Disserta o do curso supra mencionado condi o para o termo do mesmo No mundo em que vivemos cada vez mais a automa o de processos pr tica comum tanto para obter qualidade como rapidez na produ o dos mais diversos produtos Desta forma inserido num projecto da empresa ITEC sediada em Braga desenvolveu se uma c lula de aparafusamento autom tico para a empresa Blaupunkt A ITEC fundada em 2006 dedica se ao com rcio de equipamentos e servi os para ind stria electr nica e autom vel com especial destaque para as areas de aparafusamento doseamento de fluidos protec o ESD soldadura automa o e rob tica A Blaupunkt uma empresa multinacion
6. dulos a adicionar no software Estes possibilitaram a adapta o na c lula de outras ferramentas autom ticas para realizar outros processos como por exemplo a soldadura ou aplica o de fluidos Em termos pessoais mesmo tendo sido um projecto complicado devido intensidade com que se vive no mundo empresarial o balan o extremamente positivo pois dotou nos de grandes capacidades e conhecimentos Conclus es e perspectivas futuras Cap tulo 6 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O E Cap tulo 6 Conclus es e perspectivas futuras 9 Bibliografia Michael McKelvy Visual Basic 6 Desktop Apllications Study Guide Sybex Janome Operation Manual lt Basic Instrucions gt Janome 2004 Janome Operation Manual lt TP Operation gt Janome 2004 Janome Operation Manual lt External Control gt Janome 2004 Janome Operation Manual lt Maintenance gt Janome 2004 IFM Introdu o a interface AS IFM 2006 IFM Sistema de bus AS Interface IFM 2006 Atlas Copco Industrial Power Tools Atlas Copco 2007 Atlas Copco Formacion e Il Atlas Copco 2006 10 http en wikipedia org wiki AS Interface 11 http as interface net System 12 http Awww vbforums com showthread php t 391 665 13 http www garybeene com code visual 20basic htm 14 http www ifm into ifmpt web home htm Conclus es e perspectivas futuras Bibliografia 2008 09 RELAT
7. o RELAT RIO DISSERTA O 1 3 Estrutura do relat rio No sentido de dar resposta aos objectivos apresentados anteriormente este relat rio divide se em seis cap tulos No primeiro apresenta se a disserta o indicando o motivo que levou sua elabora o e os objectivos No segundo cap tulo apresentado o problema e os requisitos a ter em considera o para o resolver A descri o do trabalho realizado vem apresentada no terceiro e quarto cap tulo Neste s o descritos a constitui o f sica os dispositivos incorporados na c lula e o software desenvolvido Os resultados do trabalho s o apresentados no cap tulo cinco e as conclus es no cap tulo seis Introdu o Cap tulo 1 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O a Cap tulo 1 Introdu o Cap tulo 2 2 C lula de aparafusamento No presente cap tulo s o apresentados o problema e os requisitos necess rios para responder ao mesmo Desta forma descreve se os requisitos funcionais dos dispositivos e o modo como est o interligados assim como a caracteriza o f sica da c lula 2 1 Arquitectura do sistema Uma vez que o principal objectivo deste projecto o aparafusamento autom tico de pe as para auto r dios foi necess rio desenvolver uma solu o que englobasse a utiliza o de rob s e alimentadores autom ticos de parafusos Para a coloca o das pe as a aparafusar e por requisito do cliente ser o utilizadas t
8. wiedemann 1118 Slave hoe VLT 10 7 DF 1D1 F IDZF tomam 010 8 IDIFIDZE 10 010 8 MTF IDE 10000 0 0000 t1111 0 0000 Press Fl ta ort Hep Emate deped MIM ma Fig 19 Software fornecido pelo fabricante da placa de interface com a rede AS 1 Pode se ver o master sendo a placa e os dispositivos ligados em rede Implementa o da c lula Cap tulo 3 a1 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O om Cap tulo 3 Implementa o da c lula Capitulo 4 4 Software Para o controlo de todo o processo de aparafusamento foi desenvolvido um software na plataforma Visual Basic VB Este controla no computador todos os dispositivos que integram a c lula atrav s da rede AS i e apresenta interfaces para o operador O funcionamento geral do software caracterizado pelas coordenadas dos pontos a aparafusar na pe a e pelo deslocar do rob para esses pontos com a aparafusadora De seguida explicar se em detalhe o funcionamento do software Software Capitulo 4 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 4 1 Interfaces O software implementado formado por tr s interfaces e Inicial e Processo Principal e Gest o de programas Interface Inicial ar af usamento w x C lula de Aparafusamento Gestao de prog ramas Fig 20 Liga o entre interfaces A partir do interface inicial podem passar a gestao de programas onde se configuram os par metros dos mesmos associados s pe as a aparafusa
9. 7 M dulo da Aparafusadora O controlador da aparafusadora comandado por este m dulo ele z T 3 Screwing Control Modu Process Control data programa de aparalusamento proc Stat Reset Do g Ok MOTOR Fig 33 Interface do m dulo da aparafusadora O modulo aceita dois comandos e Selec o do programa do controlador da aparafusadora e Realiza o de um aparafusamento O primeiro feito codificando o n mero do programa em decimal para bin rio j que a selec o do programa feita dessa maneira com 4 biis O aparafusamento segundo comando feito dando o sinal de in cio ao controlador da aparafusadora e esperando pelo sinal de bom ou mau emitido por este No final o resultado indicado ao processo principal Capitulo 4 Software Cap tulo 5 5 Resultados Deste trabalho resultou uma c lula de aparafusamento autom tica para uma empresa do ramo autom vel mais precisamente para produ o de auto r dios Uma vez que se tratava de um sistema novo a ser implementado e para que a pr pria empresa possa realizar a manuten o do equipamento foi realizada forma o durante tr s dias a todos os t cnicos da manuten o Para al m disso foi feito um manual de opera o e manuten o que foi entregue juntamente com o aparelho Destes t cnicos foi recebido um feedback positivo sobre o sistema AS i Real am o facto de poderem analisar e controlar muito rap
10. Ajuste do receptor de parafusos O ajuste mec nico do receptor de alimenta o de parafusos mostrou se tamb m muito importante ao longo da produ o S com o receptor de alimenta o bem alinhado com o tubo de transporte e com a camisa de v cuo da aparafusadora que a suc o do parafuso realizada com sucesso Para isso foram adoptadas manuten es semanais de verifica o deste ponto a realizar pela manuten o 5 1 3 Alimenta o de parafusos Outro problema encontrado durante a produ o foi a alimenta o de parafusos realizada pelo alimentador existente para o efeito devido a uma irregularidade no deslizamento dos parafusos no rail e ao tamanho e forma do parafuso O parafuso tem um comprimento de 8mm e uma cabe a de 4mm Por este facto certas vezes ficava preso no cilindro que efectua a separa o para o tubo de alimenta o Este erro levava interrup o do aparafusamento actual e consequentemente perda de tempo de ciclo Visto ser um problema comum e j conhecido no cliente minimizou se este erro introduzindo atrav s do software mecanismos de recupera o Deste modo sempre que existe uma falha destes mecanismos devido pris o do parafuso apresentada uma mensagem alusiva ao erro cf Fig 35 Resultados Cap tulo 5 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O EM ESPERA Poretusos Boss Parn usos Maus N mero Po as P A Fig 35 Mensagem apresentada quando o alimen
11. Impossibilita o dos mer ome e cor do programa equipamento pros Fecha o programa 7 Mensagens de manuten o Coloca o equipamento Ly pronto a trabalhar Etapas do A funcionamento online a Me ci preven a Peps rs Erro rara ema rem tt ER Estado geral LA apes Fa Meroheos Boas Prntusos Moe Pimen Pepe E E E a a eae z i i Estat stica Foto da Pe a Indicador de Bom ou mau aparafusamento de toda a pe a e gr ficos de aparafusamentos maus Dados do aparafusamento Fig 23 Indica o dos v rios campos do interface do processo principal Software Capitulo 4 RELAT RIO DISSERTA O 4 1 3 Interface Gest o de programas Neste interface o operador poder gerir programas ou seja criar apagar e editar Fig 24 M dulo Criar e Editar Programas ovo EDTA APAGAR SAR Nome Coordenadas da Foto Blenda 1 Z R Blenda 2 Z R Afinar Coordenadas Gaveta N M scara Blenda 3 Programa m Aparafusadora x i Z R Programas Existentes B i o Fig 24 Interface da gest o de programas Um programa de aparafusamento para uma pe a constitu do pelos seguintes campos e Nome do programa e Cor associada e Fotografia da disposi o da pe a na base Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O e Coordenadas na fotografia dos pontos a aparafusar e Programa de aparafusamento associado criado no controlador da
12. Santos pela orienta o disponibilidade e pelos ensinamentos ao longo do curso Muito obrigado Aos meus colegas que me acompanharam mais de perto nestes cinco anos de estudos na Universidade um muito obrigado pelo apoio e companhia A Catarina que foi pe a fundamental na finaliza o deste relat rio e motiva o para a sua execu o Aos meus pais pelo esfor o e dedica o que tiveram pois sem eles nada disto seria poss vel Muit ssimo obrigado RELAT RIO DISSERTA O Resumo Na sociedade actual a automa o assume enquanto processo laboral um lugar de destaque no mbito empresarial Efectivamente cada vez mais exigido s organiza es a qualidade dos produtos e rapidez na sua fabrica o para coloca o no mercado Ao mesmo tempo essencial ter em considera o a ergonomia dos equipamentos no sentido de garantir uma f cil interac o e manuseamento com os mesmos Neste sentido foi nos proposta a fabrica o de uma c lula de aparafusamento autom tica para uma empresa de auto r dios do ramo autom vel Para efectuar as fun es qual se destina esta c lula foi desenvolvida com um rob Scara e uma rede AS i Actuator Sensor Interface A rede AS i um sistema de rede aberto e padronizado que liga todos os sinais num s cabo de dados e energia contrapondo com as tradicionais liga es ponto a ponto Do mesmo modo que possibilita a f cil monitoriza o e r pida instala o dos di
13. aparafusadora e Coordenadas dos pontos de aparafusamento provenientes do rob As coordenadas do rob s o criadas na consola do mesmo sendo depois transferidas para o computador por este interface Fig 24 para serem guardadas juntamente com os restantes campos Todos os dados de um programa s o guardados num ficheiro por este interface Ao iniciar um programa o controlo principal cf 4 2 1 l o ficheiro correspondente para carregar os dados do programa Software Capitulo 4 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 4 2 Desenho da aplica o Esta aplica o desenhada em VB est dividida em v rios m dulos Estes possuem pequenos interfaces que n o est o vis veis ao operador nem lhe podem aceder Existe um m dulo de controlo principal que atrav s de pedidos enviados aos m dulos controla todo o processo Fig 25 A divis o em m dulos foi feita com o objectivo de controlar cada dispositivo independentemente Deste modo cada um deles controla e As bases o bloqueio das m scaras os bot es e monitoriza as barreiras e O receptor que fornece os parafusos aparafusadora e O rob e O alimentador de parafusos e O controlador da aparafusadora e comunica o com a rede AS i lt lt SvLSOdSIN SOaIaaId S0 OQVISI CONTROLO AS Fig 25 Diagrama da transmiss o de dados e hierarquia entre m dulos de software E Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O
14. dispositivos incorporados Implementa o da c lula Capitulo 3 CE O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O A parte traseira da c lula Fig 4 tem o alimentador de parafusos colocado sobre um suporte amov vel de forma a ser poss vel o acesso rea de trabalho do rob pa e Aparafusadora Sane eg P Alimentador Receptor de parafusos te e Fig 4 Parte traseira da c lula onde se encontra o alimentador e se tem acesso ao rob O alimentador encontra se na parte traseira da c lula para facilitar o seu acesso para manuten o e armazenamento de parafusos A sua proximidade com a aparafusadora tamb m um pormenor importante na medida em que minimiza o tempo de desloca o do parafuso para a extremidade da aparafusadora o Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 3 1 Bases e reas de trabalho A c lula tem tr s bases de trabalho Fig 5 Cada uma tem uma m scara que prende a pe a base A m scara utilizada para proteger a pe a de ficar com algum parafuso que possa eventualmente cair durante o aparafusamento pnan T 4 RETRO Fig 5 Bases e o seu movimento Devido necessidade de aceder s bases quando o rob est em funcionamento foram criadas duas reas Uma onde o operador acede para colocar as pe as e outra onde o rob trabalha efectuando o aparafusamento das pe as Fig 6 Por este facto a pe a tem que ser desloca
15. o parafuso colocado anteriormente pelo seu receptor L O receptor de parafusos constitu do por dois cilindros pneum ticos actuados por electrov lvulas Um que efectua movimentos na vertical e outro na horizontal O parafuso soprado por um tubo at ao receptor Este recebe o num copo um recipiente com uma sali ncia onde encaixa o parafuso Assim que pedido o receptor coloca o parafuso na ponta da aparafusadora processo que se efectua da seguinte ordem cf Fig 12 Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 1 Desce o copo 2 Desloca se para a direita 3 Sobe o copo at ponta da camisa da aparafusadora 4 Assim que detectado pelo vacuostato que o parafuso est na camisa desce 0 copo 5 Desloca se para a esquerda 6 E sobe retomando a sua posi o inicial Fig 12 Indica o dos sentidos de deslocamento dos cilindros do receptor de parafusos Implementa o da c lula Cap tulo 3 mo RELAT RIO DISSERTA O 3 4 1 Parametriza o da aparafusadora A parametriza o da aparafusadora consiste na defini o de par metros de bin rio e ngulo n mero de voltas dadas pelo parafuso com que se quer aparafusar A parametrizacao da aparafusadora instalada baseia se na realiza o de um primeiro aperto de assentamento at um bin rio espec fico e depois girar o parafuso um determinado ngulo Normalmente utilizam se 3 passos cf Fi
16. o processo de aparafusamento e Seo aparafusamento for bom desloca se para o pr ximo ponto e Caso contr rio desloca se a um dos recipientes de refugo e larga o parafuso movimentando se de seguida para o seguinte ponto de aparatusamento Terminados todos os pontos retira a base da area de trabalho para a area do operador Se o produto tiver todos os pontos aparafusados com sucesso uma imagem com BOM Fig 28 aparecera Alem dessa imagem todos os pontos de aparafusamento estar o a verde A m scara continuar bloqueada para que o operador verifique se realmente tudo esta conforme Depois desta verifica o o operador tera que carregar no bot o vermelho para desbloquear a m scara e retirar a pe a M dula de Cortada em mc oon Base 1 Base 2 Base amp wwwseititktee pt Mensagens Monvlen o Paralusos Bons Paralusos Maus N mero Pe as Parafusos maus Parafusos maus F F mi Fig 28 Na base 3 pode se ver que o aparafusamento foi conclu do com sucesso Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O Se a pe a tiver sido mal aparafusada uma imagem com MAU aparecer e os pontos maus aparecer o a vermelho O bot o vermelho ficar intermitente e ent o o operador ter duas hip teses e Repetir o aparafusamento nos pontos mal aparafusados carregando no bot o verde e Ou retirar a pe a para repara o carregando no vermelho O resultado de um aparafusamen
17. rob estar pronto a mover se Apagar programa caracteres n mero programa Software Capitulo 4 RELAT RIO DISSERTA O Criar programa S8 4 caracteres n mero programa Adicionar ponto SB 4 caracteres adiciona informa o de numero programa 95 um ponto ao fim do caracteres informa o programa ponto Os comandos ao qual o m dulo responde s o e Ligar os motores e Mover para uma determinada posi o e Se atingiu ou n o a posi o e Abrir programa do rob e Mover para um dos copos de refugo Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O 200 4 2 6 M dulo do Alimentador de parafusos O dispositivo que este m dulo controla o alimentador da INTEC 1 E Screw Supp Bo Process Control data Sort plate up p Sep down id Sort plate down Conveyor full Separator Tank full Screw ready Screw in pos CIEN passing Fig 32 Interface do m dulo do alimentador Este m dulo executa o comando de envio de parafuso Para tal controla os cilindros e sensores do alimentador de modo a ter sempre um parafuso pronto a enviar para a aparafusadora Tamb m verifica o n vel dos parafusos no reservat rio para indicar o seu recarregamento Se estiver pronto a enviar f lo deslizar para o tubo e sopra um certo tempo o suficiente para o fazer chegar ao copo dos parafusos Software Capitulo 4 ENS RELAT RIO DISSERTA O 4 2
18. taxa de erros Para a realiza o do teste foi utilizada uma pe a com 10 pontos para aparafusar De seguida apresentam se os dados obtidos 5 3 1 Resultados do teste N mero de pe as produzidas 238 Tempo ciclo m dio 49s Parafusos apertados com sucesso 2380 Parafusos n o apertados 12 Distribui o parafusos n o apertados N mero de parafusos m Base 1 E Base 3 1 2 3 5 6 7 9 10 Pontos da Peca Fig 37 Gr fico da distribui o do n mero de parafusos n o apertados em cada ponto de cada base 6 Cap tulo 5 Resultados RELAT RIO DISSERTA O 200 DS Conclus es Com estes resultados poss vel avaliar a capacidade de resposta da c lula Deste modo pode se afirmar que sem interrup es a c lula capaz de produzir uma quantidade m xima de 587 pe as por turno de trabalho Conclui se ainda que o erro introduzido pelos parafusos mal apertados de 0 5 Este erro mais incisivo nos pontos 4 e 8 de cada base tendo estes o maior n mero de erros como se pode ver no gr fico da Fig 37 O insucesso nesses pontos adv m de serem pontos cr ticos devido sua proximidade com um relevo da pe a que sobressai da base cf Fig 38 Ponta da aparafusadora Relevo da pe a Relevo da pe a Ponto 4 Ponto 8 Base Fig 38 Vista de corte lateral da base com a pe a a aparafusar Resultados Cap tulo 5 e RELAT RIO DISSERTA O Como se pode ver na Fig 38 os pontos de a
19. 0 o PEE PEEP IE E EA E A RR E E 9 2 1 4 Alimentador de ParafUSOS ccccccssseccccesseccccesscceceesececseeeeceseeeeceeteusecesseegeceesegas 9 21 5 Sistemas CO SOO Ua NG A asso sas pe doa Ru EO doa US sane EEE E 10 CIDO E ssa amo saiti snes ig sao Dna des des SUO inn A E A O avert 11 3 Implementa o da c lula ses giio nda Agi TEN 11 3 1 Bases e reas de trabalho e crrre eee tisna 13 3 2 Blocos de electrovalvulas ss aasuzamaiedand rono gg N 16 3 3 RODO id eleven miessndentedeneaninones 17 3 4 Aparafusadora e receptor de parafusos ccccccssecccssececeeecsceeceeeneeeeeeceseecseeneeees 19 3 4 1 Parametriza o da aparafusadora ccccccsssscccceeesececeesececeeesccessuenecessugeceeseees 22 3 5 Alimentador de ParafUSOS ccccccessecccccsseccccenscceesesececeueecceeeescceeaesecesseageceesegaeeetes 24 3 6 Sistemas de seguran a cis ves eccwatsccesiasiogaigacoidaweesiimeganteaaanneeosnersidawelawaieasierdesuteasenaeees 25 3 6 1 Barreiras de segura salsa osececs ce n 27 3 7 Compulador e Rede AS Terrarien in rA EEEE E EEA TEES 29 Introdu o Abstract RELAT RIO DISSERTA O 3 7 1 Componentes da rede AS i cccccsseccessscccenecceeneceeencecesececeeceeencesauncessugeceeens 29 3 7 2 Programa de monitoriza o e configura o da rede AS i cccccseseeeeeeeeeees 31 CAPO UU o p see sot RR RR E ERR E RD TENOR RO 33 OTR ANS ae nabo ota a li 33 4 1 WUE ACCS goi 34 4 1 1 Interface
20. Cada um dos m dulos possui um campo de entrada e sa da de comandos Estes s o recebidos num campo pr prio de entrada e indicam pedidos do controlo principal O m dulo responde atrav s do campo de sa da se executou com sucesso ou n o o pedido Cada m dulo actua e monitoriza os sinais dos respectivos dispositivos que controlam A interliga o desses sinais f sicos feita pelo m dulo Controlo AS i j que este que estabelece essa comunica o como veremos mais frente De seguida explica se o funcionamento de cada um dos m dulos em particular assim como o de controlo principal Software Capitulo 4 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 4 2 1 M dulo Controlo principal O software implementado tem um m dulo principal que controla os restantes m dulos O controlo principal o respons vel por apresentar o interface principal Fig 26 O controlo carrega no interface a fotografia do produto o nome e a cor do programa e internamente todos os par metros inerentes ao programa em execu o ow itec pit Base 2 Base 3 Mensagens Manuten o EM ESPERA Parafusos Bons Parafusos Maus Mimero Pegas Parafusos maus Parafusos maus Parafusos maus 10 10 uy uu 08 TE a4 a o2 ba an an RR aaar aaa a aaa A E RR 1 lg dos BP ee ie Fig 26 Interface do processo principal que exibido por este m dulo A partir desse momento a aplica o est espera da ordem de i
21. INICIAl 0 ceeecceccccccceccaeesseeeccccesseeaueuseecceeessaueessseeeeeeeeessaaeaeeeeeseees 35 4 1 2 Interface Processo principal siciesssiccetcaendsschenadeasiascetavsancnddiisaeaceiarieesneneteaae ee 36 4 1 3 Interface Gest o de PrOPraMas cccccsesccccsssseccccsececceneccceeessecessuececseeceeeegass 38 4 2 VESENNO GA PCAC ARRENDAR RR A RR DEPARA DD AR DR S 40 4 2 1 M dulo Controlo Principal ccccccesssscceeesececeeececeeneceeeeeusececsesecesseeceeeeeees 42 4 2 2 Mod lo do Controlo AS kessen a EE NES 46 4 2 3 Modulo CaS BASES ea a E A a E 48 4 2 4 M dulo do Receptor de ParafUuSos cccccccssscccccssseccceseceesenecceeseesecesseeceeeeees 50 4 2 5 Mod lo do RODO ssspicissni purane A RENES 51 4 2 6 M dulo do Alimentador de parafusos ccccccsssececcesseceeeesseceeeeseceesseeeceeeeees 53 4 2 7 M dulo da Aparafusadora cscsccssssssressossrestonsssctnsssscneousrestonsssencuesssencuss 54 CAPAO fo aan re ee nr ne ear oO DS Sd OD E ED da 55 O SU OS socio pp Aa ai een andsamnetas enereceseuaes 55 5 1 SISTEMAS MECANICO saia a Di E 56 5 1 1 Estrutura na ponta do FODO cccccccessscccecesececeeececeenecceeeeesecesseneceseeneceeeeeees 56 5 12 Ajuste do receptor de ParatUsoOS ccscccccssseeccccsecccceecceeeseeceseesecesseeeceesenes 57 5 1 3 Alimenta o de parafusos ss sessao ines oa 57 5 2 PU are Se VO EO cassa inda d asc Dad E R 59 5 3 Teste de CAD ADIN AAC C sicccadisncatnasev
22. RIO DISSERTA O 6 Bibliografia Conclus es e perspectivas futuras 1 2 3 Dell 4 5 6 Refer ncias htto www janome co jp industrial eng products scara_robot js_series index html http www cp com en whatwedo powertools http www desouttertools com en http www hilti pt http www boellhoff com en de assembly_systems screw_fastening _feeding php http www atlascopco pt ptus products ProductAreas industrialtools index asp http www powertools us power screwdriver html http 194 132 104 144 Websites T OOLS Products main nsf vMain index html opendoc ument amp country PT http en wikipedia org wiki Light curtain http www siemens com br templates produto aspx channel 3 96 amp produto 6810 Operation Manual lt External Control Il gt Janome 2004 Conclus es e perspectivas futuras Refer ncias 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O e Refer ncias Conclus es e perspectivas futuras
23. ado atrav s de um software do fabricante Fig 16 onde se pode definir a conjuga o de entradas e estado que v o activar as sa das Implementa o da c lula Cap tulo 3 23 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O O que actua a primeira sa da a interrup o das barreiras exteriores A segunda activada se a porta traseira aberta ou se o bot o de emerg ncia interrompido ou por ltimo se as barreiras interiores s o interrompidas Fig 16 Software de programa o do rel de seguran a fornecido pelo fabricante Representa o da conjuga o dos sinais dos dispositivos que actuam as duas sa das A identifica o das barreiras no software do rel feita atrav s do seu endere o na rede AS i devido a estas estarem ligadas na rede Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 3 6 1 Barreiras de seguran a As barreiras de seguran a Fig 17 ou cortinas de luz s o sensores fotoelectricos usados para proteger o acesso a reas com movimento de m quinas ou objectos com possibilidade de causar danos como o caso de prensas e rob s As barreiras de luz podem ser usadas como alternativas a barreiras mec nicas e outras formas tradicionais de protec o S o uma boa solu o para o caso em que necess rio ter acesso a algum processo semi autom tico Fig 17 Barreiras de seguran a Sick As barreiras s o implementadas como um par com um transmi
24. al com sede na Alemanha que desenvolve auto r dios para a ind stria autom vel Uma grande fatia do seu processo de fabrico naturalmente o aparafusamento Sendo os aspectos fulcrais desse processo a redu o dos tempos de manufactura automatiza o dos processos e fiabilidade s o utilizados v rios tipos de equipamentos para o realizar desde aparafusamento manual com bra os torque que suportam a aparafusadora a c lulas totalmente autom ticas com rob Introdu o Cap tulo 1 RELAT RIO DISSERTA O 1 2 Objectivos L O principal objectivo deste projecto a cria o de uma c lula de aparafusamento de pe as para auto r dios que cumpram as funcionalidades pedidas pelo cliente Este objectivos incluem e Construir uma c lula com as dimens es standard do cliente e Utilizar um rob Scara uma aparafusadora que controle ngulo e bin rio um alimentador de parafusos autom tico tr s bases de aparafusamento e um computador e Efectuar a liga o entre dispositivos recorrendo rede AS i Actuator Sensor Interface e Controlar a c lula de aparafusamento atrav s de um software executado num computador o Este controlo tem que cumprir requisitos temporais e executar sem erros e Desenvolver interfaces para os operadores de simples compreens o e interac o com o sistema o Um para o operador comum o Outro para a gest o e configura o de par metros da c lula Cap tulo 1 Introdu
25. at developing a automatic screwing cell with three alternate bases for screwing a robot Scara a screwdriver with angle and torque control and an automatic screw feeder The Control of the cell is done through a computer software developed under the project that communicates with the network controlling all devices Keywords Robotics Screwing Robots As i Network Introducao Abstract 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O ow Abstract Introdu o RELAT RIO DISSERTA O ndice BRS SUNN REAR PRA DEDE RA a MEAN DR O NR UR RD e RUE EN ADS ICT ecce E E E iii ER CEEI E vii ndice de Figuras JRPA ee NI REDES ee ee ix PCT O MIN OS ires O T E xi 6 jo A Ue PRP ES RR RE acces RE RR RR RR ERR RR RR ie euaee 1 t TRC persianas seno dd Dn ND O O E 1 1 1 Motiva o e eng adrameNtOsrsrsisesiroak seriinin reen ne Era E EAEE a EEEE 1 1 2 ODICCLNOS srd E E E E EA 2 1 3 Estrutura do relatorio ccccccccsssssssssecccccccsseeseecceccccessaueueeeccceessuuaaaseeeceeeessagagsssees 3 EET STA I o 2 ote cess cs sic A E E T N cots palo AET E E ne eels es vn E AT E A 5 2 Celuladea paral USAIN EN Ovcsascssaisvsesssetsasisatsneveanspernadbeveccwnanossanibesecsebesstendenstanidbesetadbesnesate 5 2 1 Arquitectura do SISTEMA eeinetan RAE R 5 2 1 1 COMPpULA OR Escala ee tne S nene cscs 8 2 1 2 Conto ROO sao coke acts O 8 ZA RODO aptos CIO Ea 8 21422 Pparalusado a a snes ado DO Gana E 9 2123 Receptor d parafusos ee oe A 9 2 1 3 1
26. atrav s de duas dlls Estas sao a asipci dll que especifica para a comunica o AS i e a asidrv32 dll que invoca a anterior indicando qual o endere o onde se encontra e tipo de comunica o que efectua As dlls fornecem fun es para a comunica o com a rede Desta forma para iniciar a comunica o como indicam as instru es do fornecedor come a se por invocar a AASiRegisterMaster para obter a identifica o do master e de seguida chama se a fun o AASilnit para inicializar o driver Com estes passos podemos comunicar com a rede escrevendo ou lendo nos endere os desejados atrav s das fun es ASIWriteODI e AASiReadlDI Quando se pretende finalizar a aplica o deve se encerrar a comunica o para isso invoca se duas fun es a AASIExit e a AASIUnRegisterMAster Software Capitulo 4 RELAT RIO DISSERTA O 4 2 3 M dulo das Bases Este m dulo controla e monitoriza os cilindros pneum ticos que deslocam as bases o bloqueio das suas m scaras os bot es e as duas barreiras de seguran a 4 Cylinder and Masks Control Module EE Process Control data b1 back bz a forward Barreiras Ext e Int bz back 0 U Button 1 io bee forward _ aniona oo het back Bloqueio das Masks Button 3 Ta E a om EE do E mr Do o l i Orar Do Oral 0 Fig 30 Interface do m dulo das bases Relativamente aos comandos o m d
27. da da area de trabalho do operador para a rea de aparafusamento A movimenta o das bases realizada por cilindros pneum ticos actuados por blocos de electrov lvulas e as suas posi es de paragem indicadas por sensores Implementa o da c lula Cap tulo 3 ao o 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O Barreiras de seguran a Area do robo rea do operador E IM Hilf Sit Fig 6 Areas da c lula e barreiras de seguran a que protegem o acesso s reas A area do operador protegida por barreiras de seguran a e sempre que o operador se encontra nessa rea o movimento das bases impedido A rea de trabalho do rob ou seja onde feito o aparafusamento protegida tamb m por barreiras de seguran a A viola o dessa rea quando o rob esta em movimento provoca uma emerg ncia de toda a c lula impedindo o movimento do rob assim como das bases O acesso rea do rob feito atrav s da poria na parte traseira da c lula Essa porta tamb m desactiva os movimentos do rob e das bases quando estes est o em funcionamento Existe ainda um bot o de emerg ncia que quando pressionado desactiva a c lula Cu Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 200 Na parte da frente da c lula encontram se tr s conjuntos de bot es onde se indica o in cio de um processo de aparafusamento Estes bot es comunicam por AS i tendo um en
28. de parafuso Quando tal acontece depois de ter recebido o parafuso enviado pelo alimentador de parafusos ver 4 2 6 move o copo do parafuso para a camisa de v cuo na ponta da aparafusadora O v cuo ligado para sugar o parafuso e depois de indicado pelo vacuostato que o parafuso est na camisa os cilindros levam o copo para o seu estado inicial Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O 4 2 5 M dulo do Rob O rob utilizado tem uma serie de comandos que podem ser enviados por porta serie para o controlar A porta foi configurada com um baudrate de 9600 sem paridade 8 bits de dados e 1 stop bit No protocolo de comunica o da Janome os dados s o transmitidos em ASCII Hexadecimal O caracter o primeiro a ser transmitido e funciona como caracter de in cio de comando O caracter de Carriage Return CR funciona como caracter de fim de comando O resto do comando difere com o desejado Tabela 2 6 Tabela 2 Comandos para comunica o com o Rob Nome Comando Descri o Programas existentes S 70000 Indica os programas existentes no rob N mero de pontos SO 4 caracteres n do Os ltimos 4 bits programa indicam o programa ao qual se querem saber o n mero de pontos M1 16 caracteres Indica as coordenadas e coordenadas x y z er executa um Point to point O Rob vai se deslocar para a posi o indicada Ligar motores R00000 Habilita os motores para o
29. dere o pr prio Cada conjunto tem dois bot es um vermelho e outro verde Fig 7 Fig 7 Conjunto de bot es verde e vermelho de uma base Implementa o da c lula Cap tulo 3 as O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 3 2 Blocos de electrov lvulas Todos os cilindros pneum ticos s o actuados por blocos de electrov lvulas Estes permitem para al m de actuarem nos cilindros receber os sinais dos sensores e t m incorporado j o interface para AS i Sendo muito compactas s o modulares podendo se adicionar at um m ximo de oito electrov lvulas e oito sensores Fig 8 tt Ett iiy re a owe ee a CET Fig 8 Bloco de electrov lvulas com as sa das para actuar os cilindros e entrada de sinais de sensores 6 Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 3 3 Rob O rob um Janome JS450 que suporta at 6kg Fig 9 Foi escolhido este rob devido facilidade de programa o interactividade e comunica o via porta s rie com um protocolo simples cf 4 2 5 Para al m de que na pr pria empresa existem bastantes equipamentos com rob s desta marca existindo j um grande conhecimento da sua integra o funcionamento e manuten o Fig 9 Rob Janome montado na c lula Estes rob s s o equipados com servo motores e podem ser aplicados em m ltiplas tarefas Sendo as suas principais funcionalidades e Movimento est vel mediante m
30. ecanismo de eixo duplo e Bra o de alta rigidez e Ampla rea de trabalho em forma el ptica e Cabos e conex es de f cil utiliza o Implementa o da c lula Cap tulo 3 E O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O e Grande Capacidade de mem ria at 30000 pontos e At 255 programas memoriz veis Tabela 1 Especifica es Rob Janome JS450 1 J1 225mm J2 225mm J1 J2 450mm 0 1 Kg m2 J1 5600 4000 mm s Z 1850 mm s R 1900 s 255 programas ou 30 000 pontos ponto a ponto PTP ou continuo CP Introdu o manual de dados MDI remota ou directa RS232C 3 37 entradas 40 sa das 6 contactos de rel 4 tomadas pneum ticas de 4mm 14 para sinal 20 90 sem condensa o Na ponta do rob no seu eixo vertical Z encontra se a aparafusadora e o receptor de parafusos Estes dois ltimos dispositivos ser o descritos detalhadamente no ponto seguinte as Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 3 4 Aparafusadora e receptor de parafusos O aparafusamento um processo cr tico e rigoroso A actuar nesta rea existem v rios fabricantes desde a Dessouter Hilti Hitachi Doga Bollhoff Atlas Copco entre outros 2 Estas marcas enquadram se no mercado com produtos que conseguem atingir bin rios na ordem da cent sima at as centenas de Newton metro Nm tanto el ctricos como pneum ticos Na gama do Micro
31. espa o por ele ocupado O rob ter de se deslocar para uma determinada posi o indicada pelas coordenadas enviadas pelo controlo principal Para tal ter de ser implementado o protocolo RS232 para efectuar a comunica o com o computador e o respectivo controlo do rob pelo computador Como ferramenta aplicada no seu ltimo eixo ter que ter a aparafusadora e o dispositivo que efectua a recep o do parafuso fornecido pelo alimentador Cap tulo 2 C lula de aparafusamento RELAT RIO DISSERTA O Elia Aparafusadora Este dispositivo ter que controlar tanto o ngulo como o bin rio que aplica no aparafusamento A sua ergonomia compacta e leve fundamental para a sua coloca o no rob 21 29 Receptor de parafusos Este dispositivo recebe o parafuso enviado pelo alimentador e coloca o na ponta da aparafusadora 2 1 3 Bases Para uma maior efic cia e minimiza o do tempo v o ser utilizadas tr s bases para se colocar as pe as Assim pode se ter uma pe a a ser aparafusada outra pronta para passar ao posto seguinte e uma base livre para receber uma nova pe a Este princ pio vai levar minimiza o do tempo de ciclo do processo 2 1 4 Alimentador de parafusos O fornecimento autom tico de parafusos possibilita a minimiza o do tempo de ciclo Possibilita tamb m uma diminui o do movimento do rob dado que este se necessita deslocar para ir buscar o parafuso C lula de aparafusa
32. g 13 1 Abrir a rosca desde que dado o in cio aparafusadora at que o parafuso realmente entra na rosca do furo Assim que isso detectado passa ao seguinte passo 2 A uma velocidade superior define se um limite at ao qual o parafuso pode rodar ou seja o limite da rosca e monitoriza se o bin rio 3 Aperto final com uma velocidade mais baixa e controlo do bin rio roda se alguns graus para dar o aperto final ao parafuso Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 200 Torrie Disa aati 3 kasei a ee A E e 5 a EE 3 a 13 aca a q a EE EF meea dn ia pao 209 gt Du Ea DOO 6039 7 000 Angad Gages Step Step 2 Step 3 Fig 13 Gr fico de aparafusamento em tr s passos A figura anterior Fig 13 um exemplo de um gr fico bin rio ngulo deste tipo de aparafusamento O primeiro passo ocorre at atingir um bin rio de 1 Ncm Nesse ponto a aparafusadora passa ao segundo passo at atingir 5000 graus aproximadamente 14 voltas Nesse ponto passa ao terceiro e ltimo passo para efectuar o aperto final Implementa o da c lula Cap tulo 3 E 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 3 5 Alimentador de parafusos A alimenta o dos parafusos feita por um alimentador INTEC Fig 14 Este alimentador constitu do por uma concavidade onde est o armazenados OS parafusos O seu funcionamento passa por ter sempre uma fi
33. hegar a 100 m sem o uso de repetidores ou 500 m com O Seu USO 30 Capitulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 3 7 2 Programa de monitoriza o e configura o da rede AS i A rede AS i configurada atrav s de um software fornecido pelo fabricante AS Interface Control Tools Fig 19 Neste software depois de instalada a placa monitoriza se e controla se a rede Como indicado anteriormente cada m dulo tem um endere o Esse endere o pode ser configurado atrav s deste software Placa instalada no r computador Master 4 AS Interface Control Tools AS PCI board S408 Circ 4 Fe Program Corr Mate Wer Daage window p osla S zae GAS E AS Interface Configuration AE PCI 2 board D 0X408 Gre 4 Dispositivo Slave t MO 01 2 MOD 102 2 Mom 103 hs bs os Eddie 1828 AS 8 40 DEM M BHW Bh TEE AS MODEM Moda TETE AS 4 IEE Mod ohi TIONIFE EUU CUD K IAF INE 10 70 61D1 F HAE HNV UU ISI DIF DF HUTT UUU INSIO F IF HAF ETIUU UU Hw IF IDIF iF ETW UU 20 SAFETY MON fs 10 7 10 F DIF D2F immo 21 BaR_EXT hi 15 FESTO_3 Dili Wiedemann 1119 Stove for VAT 10 7 1D F DIF IDZF tom oon 22 BAR NT hen 14 FESTO 28 Uihewiedemann 1110 Stowe bor YLT 10 7 1D F IDIF IDF mio n mm 12 FESTO_2A y 1110 Steve for YLT 10 7 10 F I01 F DZF nmonmm 12 FESTO_1B Uhh wiederann 1118 Stove fee VLT 10 7 IDF IDIF D2F inom non 11 FESTO_1A y Uhl
34. idamente atrav s do software da rede cf 3 7 2 todos os dispositivos da c lula e que com isso conseguem diminuir os tempos de paragem na linha em caso de alguma falha Alguns problemas de n vel mec nico surgiram e s o apresentados de seguida assim como os resultados dos testes de aparafusamento e para aferi o da capacidade da c lula na produ o de pe as Resultados Cap tulo 5 RELAT RIO DISSERTA O 5 1 Sistemas mec nicos Ao longo da produ o foram detectados alguns problemas de car cter mec nico Mais precisamente oscila o do bra o do rob desajuste do receptor de parafusos e falha na alimenta o dos parafusos 5 1 1 Estrutura na ponta do rob Um dos problemas teve origem na longa estrutura instalada na ponta do rob para suportar a aparafusadora e o receptor de parafusos Esta estrutura provocava alguma oscila o que cr tica pois o posicionamento do parafuso tem que ser feito com uma precis o de mil metros para este ser preciso no s tio onde vai apertar Vejo a encurtar Pant Acoplamenta 2 1 para a ferramenta 2 25 Fig 34 Constitui o interna do suporte do eixo do rob A solu o tomada foi encurtar o veio dado que os seus apoios de fixa o estavam na parte inferior da cabe a do rob cf Fig 34 Esta solu o mostrou se eficaz dotando o bra o de mais apoio e menos oscila o Cap tulo 5 Resultados RELAT RIO DISSERTA O 5 1 2
35. la de parafusos num rail para depois serem separados um a um para uma posi o onde v o ser soprados por um tubo que os leva at ao receptor de parafusos Fig 14 Alimentador Intec instalado Este dispositivo fornece todos os sinais de entrada e sa da I Os num conector n o tendo incorporado o interface para AS i Esse interface feito conectando os sinais do alimentador a um m dulo de I Os AS i Deste modo estabelece se o interface do alimentador com a rede AS i Fig 11 como feito com o controlador da aparafusadora Cu Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 3 6 Sistemas de seguran a Como indicado anteriormente existem duas reas a proteger Os dispositivos usados para as proteger s o as barreiras de seguran a a porta traseira da c lula com um sensor e um bot o de emerg ncia Barreiras Interiores Rel de ele de seguran a AS i Barreiras Sensor da Exteriores i porta l traseira Liga o Ponto a ponto emerg ncia Fig 15 Os dispositivos de seguran a est o todos ligados ao rel de seguran a Todos os dispositivos de seguran a est o ligados a um rel de seguran a Fig 15 Este tem duas sa das independentes A primeira corta o ar comprimido fornecido aos cilindros que movimentam as bases e a segunda actua os sistemas de emerg ncia do rob e activa o corte geral do ar comprimido da c lula O rel program
36. mento Cap tulo 2 RELAT RIO DISSERTA O 2 1 5 Sistemas de seguran a Devido ao movimento do rob no processo de aparafusamento sobre as bases a rea onde este actua ter que ser protegida Da a necessidade da cria o de duas reas de trabalho Uma para trabalho do rob e outra para coloca o das pe as na c lula sendo esta de acesso ao operador A primeira dever possibilitar o acesso para manuten es e poss veis interven es A segunda devido desloca o das bases de uma rea para a outra ter que proteger o operador dessa opera o Dever existir um interruptor de emerg ncia que iniba toda a c lula em caso de emerg ncia Cap tulo 2 C lula de aparafusamento Cap tulo 3 3 Implementa o da c lula Para a constru o da c lula de aparafusamento foi utilizado um perfil em alum nio Na sua parte inferior est colocado o computador o controlador do rob e os cilindros das bases A parte superior consiste na area de trabalho constitu da pelas tr s bases e delimitada por policarbonato para se visualizar o rob a efectuar o aparafusamento e colocar as pe as Fig 3 anon om en em u Bot o de emerg ncia Barreiras seguran a interiores Barretras seguran a exteriores Base 1 Bot o We Se Et Base 3 base 1 Bot o base 3 Bot o Base 2 A aeae base 2 Computador Fig 3 Vista da parte frontal da c lula com a indica o dos
37. n cio do processo de aparafusamento Para isso envia repetida e sucessivamente comandos ao m dulo das bases para este lhe comunicar se est alguma pe a em alguma base a Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O 200 0 Para dar essa indica o o operador tem que colocar a pe a numa das bases e fechar a sua m scara a qual ser logo bloqueada A luz verde do bot o que est associado base ficar acesa o que indica que a respectiva pe a est pronta para entrar e ser aparafusada Fig 27 Se nenhuma pe a estiver a ser aparafusada o controlo principal ordena ao m dulo das bases para que desloque a base at rea de trabalho Quando isso acontece indicado ao controlo principal e este desencadeia os restantes comandos para iniciar assim o processo de aparafusamento Existem parafusos Copia os para a lista de por parafusos a aparafusar aparafusar Existem pe as para aparafusar sim Inicio Nao Mover base para dentro Iniciar Figura Coloca parafuso na ponta Coloca o total de parafusos na lista Mover base para fora In cio Fig 27 Fluxograma do fluxo de execu o do processo principal Software Capitulo 4 ao 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O Quando a base est j na rea de trabalho o rob movimentar se para o primeiro ponto de aparafusamento J com um parafuso colocado na ponta da aparafusadora desce a aparafusadora e inicia
38. ntradas e escreve nas sa das dos slaves A rede AS i na sua vers o 2 0 permite at 31 slaves de 4 entradas e 4 sa das cada fazendo a transfer ncia de dados da rede em 5 milisegundos A rede AS i um sistema de rede aberto e padronizado atrav s da EN 50295 Evita a liga o de cada sinal ao controlo principal ligando os assim num s cabo de dados e energia 5 3 7 1 Componentes da rede AS i Fonte AS i A fonte AS i tem que estar presente na rede sendo uma fonte especial com entrada de 115 230V CA seleccion veis e sa da de 30V CC N o pode ser substitu da por uma fonte normal j que faz o desacoplamento dos dados transmitidos no nico cabo da rede Cabos Perfilados A rede AS i inova na sua t cnica de conex o conex o vampiro usando cabos perfilados na cor amarela dados e energia para sensores e m dulos e preta energia auxiliar em 24V CC Esses cabos s o perfilados com 2 condutores de 1 5 mm cada para evitar a montagem errada evitando invers o de polaridade Implementa o da c lula Cap tulo 3 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O Endere o Cada slave da rede AS i precisa de um endere o 1 31 nos slaves normais ou 1A 31A 1B 31B nos slaves A B que permite a sua identifica o pelo master Modulos Os m dulos de I Os existentes na rede servem de interface para os sensores e ou actuadores convencionais com a rede AS i Comprimento m ximo da rede A rede AS i pode c
39. parafusamento 4 e 8 est o muito pr ximos de dois relevos das extremidades da pe a que sobressaem da superf cie da base A ponta da aparafusadora quando desce at ao ponto de aparafusamento devido s toler ncias das dimens es das pe as e das bases pode bater no relevo da mesma provocando deste modo um aparafusamento sem sucesso Para minimizar este erro o cliente procurou reduzir as toler ncias das bases bem como das pe as a produzir Cap tulo 5 Resultados Cap tulo 6 6 Conclus es e perspectivas futuras Deste trabalho resultou uma das primeiras c lulas de aparafusamento autom tico com rob s Scara e rede AS i na empresa A rede apresenta aspectos operacionais com capacidade de dar resposta de forma adequada aos requisitos das linhas de montagem de qualquer empresa Tamb m se denota a sua capacidade de ser adaptada a outras aplica es o que permite uma reutiliza o de equipamentos e por consequ ncia um poupar de recursos econ micos Este aspecio mostra se important ssimo no actual panorama econ mico mundial A aceita o foi progressiva por isso j est o a ser implementadas mais c lulas do mesmo tipo e aplica es com a rede AS i Outro aspecto que demonstra a aceita o o facto de j se encontrarem em fase de implementa o linhas em que todos os postos de trabalho utilizam a rede AS i Para um desenvolvimento futuro e de forma ser poss vel reutilizar o equipamento poder o ser criados m
40. r s bases Os requisitos do sistema a desenvolver s o especificados pelo cliente e s o e Construir uma c lula com as dimens es standard do cliente e Utilizar um rob Scara uma aparafusadora que controle ngulo e torque um alimentador de parafusos autom tico tr s bases de aparafusamento e um computador Efectuar a liga o entre dispositivos recorrendo rede AS i Actuator Sensor Interface Para responder aos requisitos apresentados elaborou se o esquem tico apresentado na Fig 1 C lula de aparafusamento Cap tulo 2 200 6s RELAT RIO DISSERTA O Os dispositivos envolvidos s o o computador os sistemas de seguran a 3 bases em rob equipado com uma aparafusadora e um receptor de parafusos e um alimentador de parafusos P EN P PARAFUSOS Rob APARAFUSADORA ROB RECEPTOR PARAFUSOS Bases SISTEMAS DE COMPUTADOR SEGURAN A Fig 1 Bloco de apresenta o dos dispositivos presentes na c lula O computador ser o controlador principal master de todas as comunica es sendo os dispositivos os seus slaves que respondem aos comandos do controlo principal 6 Cap tulo 2 C lula de aparafusamento RELAT RIO DISSERTA O 200 0 A interliga o entre os dispositivos que constituem a arquitectura da c lula apresentada no seguinte esquema Fig 2 Aparafusadora CONTROLADOR ROB APARAFUSADORA ELECTRO V LVULAS SENSORES
41. r ou ao processo principal onde se monitoriza todo o aparafusamento Fig 20 Estes interfaces s o os nicos que o operador pode aceder ou Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O 4 1 1 Interface Inicial Ao carregar o software o interface inicial apresentado Nestes surgem todos os programas j criados at ao momento nomeadamente o seu nome com uma cor associada ao mesmo Fig 21 Neste interface o operador pode escolher entre iniciar a c lula com um dos programas apresentados ou entrar no interface para gest o de programas C lula de Aparafusamento v1 0 C lula de Aparafusamento rea de Iniciar interface processo principal apresenta o Escolha a cor J dos programas Iniciar interface j criados Gest o de programas Gest o Bot o para sair da aplica o Programas SAIR ITE iberiana technical www itec pt Fig 21 Interface inicial e seus campos Para iniciar um programa que est associado a uma pe a e passar ao processo principal o operador ter que seleccionar o programa carregando sobre ele na rea de programas e depois pressionar o bot o Iniciar Software Capitulo 4 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 4 1 2 Interface Processo principal Ap s um programa ser iniciado exibe se o interface do processo principal com os par metros a monitorizar do mesmo Fig 22 Os dados apresentados para cada uma das
42. s sa das 26 Fig 17 Barreiras de seguran a SICK usa iinasiDro baias e R dana estao Di Dr da 27 Fig 18 Barreira interior da celula ss ssmissraniso ss das asE ds cansa r tinna SEER rE EOE EEEE nadas ias 28 Fig 19 Software fornecido pelo fabricante da placa de interface com a rede AS i Pode se ver o master sendo a placa e os dispositivos ligados em rede cccceecceeeeccececeeceeeceeeeeeneceeeeseees 31 Fig 20 Liga o entre iINterfaces cccccccsssseccccessccccesececsensececceeceeeeusecesaunseceeseneceeseuaecetsganeses 34 Fig 21 Interface inicial e seus campos cccccesscccceessececceeceeeeescceeeuesececsuseceeseneceeseneeeeeseueeetas 35 Fig 22 Interface do processo principal ceeeccccesssececcesececeeecceeeeesececeeeceeseeeceeeeeeeeeeeeueeeeas 36 Fig 23 Indica o dos v rios campos do interface do processo principal ceeecceeeeeeeeeees 37 Fig 24 Interface da gest o de PrOgrawmMas sseccccsssececccseccccensccecaseccceeesececseeceesegeceeetsueeeeeas 38 Fig 25 Diagrama da transmiss o de dados e hierarquia entre m dulos de software 40 Fig 26 Interface do processo principal que exibido por este m dulo 42 Fig 27 Fluxograma do fluxo de execu o do processo PFINCiPal seeecccesssececeeseceeseeseeeees 43 Fig 28 Na base 3 pode se ver que o aparafusamento foi conclu do com sucesso
43. sceeoivecebssaebaasancoassnnseanendgannstgnabonevaeddeiieatarineeaszentanine 60 5 3 1 Resultados do teste cc cesescccccecessececesesseecccsseeeseccceseussesecsseuseeeseceseaaeeseesaas 60 5 3 2 I CNS Sia erence RD ee goat genoa RR 61 6 6 1901 6 8 O send sintas enor ee ee ee ee or ee ee eer Tn ee 63 6 Conclus es e perspectivas futuras cccccceseccccssssecccsesececeeeccesaessececsuseceeseeceeseusecetseneess 63 END SCM Ye sce Se ete OD SS hes seine as eos cae en eee see 65 RETERCNCIAS spuci on a ani E E E S 67 Abstract Introdu o RELAT RIO DISSERTA O 2008 09 ndice de tabelas Tabela 1 Especifica es Rob Janome JS450 essssssssressrrsssrsresrrnsrresrrrnsrrresrreserresrresrrreseresseens 18 Tabela 2 Comandos para comunica o com o ROb aesssessssesssesrenssrrnsrrresrrrsrersrrrrsrrresrersrreess 51 Introdu o ndice de tabelas vio 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O io ndice de tabelas Introdu o RELAT RIO DISSERTA O Indice de Figuras Fig 1 Bloco de apresenta o dos dispositivos presentes na CElULA cccccccssseceeeeseceeeeeeeeeeees 6 Fig 2 Formas de interliga o entre dispositivos ccccccsssccecseceeeseeceesceceeeceeeeeeesescesaueceseneses 7 Fig 3 Vista da parte frontal da c lula com a indica o dos dispositivos incorporados 11 Fig 4 Parte traseira da c lula onde se encontra o alimentador e se tem acesso ao robo 12 Fig
44. spositivos O objectivo principal deste trabalho consiste no desenvolvimento de uma c lula com 3 bases de aparafusamento alternado um rob Scara uma aparafusadora que controle ngulo e bin rio e um alimentador autom tico de parafusos O controlo da c lula feito num computador atrav s de um software desenvolvido no mbito do projecto que comunica com a rede controlando assim todos os dispositivos Palavras Chave Rob tica Rob s de aparafusamento Rede AS i Introdu o Resumo 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O Resumo Introdu o RELAT RIO DISSERTA O Abstract In today s society automation while a labor process is also a place of prominence in the business Indeed any organization is today demanded to raise its product quality and manufacturing speed At the same time ergonomics considerations have to be taken into account in order to ensure and easy handling and interaction with the equipments In this work it is described the development of a cell for automatic screwing This was a proposal from an industry of auto radios for cars This cell comprises a Scara robot and an AS I Actuator Sensor Interface network The As l is an open system and standardized network that connects all the data and energy signals in one cable contrasting with the traditional point to point connections Further it enables an easy and quick installation of monitoring devices The work described aims
45. ssor e um receptor O transmissor projecta um conjunto de feixes de luz infravermelhos paralelos para o receptor que consiste num conjunto de sensores fotoel ctricos Quando um objecto interrompe um ou mais feixes um sinal de alarme enviado para o controlo 4 Implementa o da c lula Cap tulo 3 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O As barreiras utilizadas s o do tipo 2 Fig 18 ou seja s t m um circuito de accionamento Existem por m as de tipo 4 que utilizam dois circuitos paralelos para garantir redund ncia ou seja garantem que se um circuito falhar tem outro que pode accionar a emerg ncia todavia a escolha passou pelas de tipo 2 uma vez que para al m de serem mais econ micas a rea n o facilmente violav l A dist ncia entre sensores de 30mm Existem outras em que os sensores est o menos distanciados Essa dist ncia difere para o tamanho do objecto que se quer detectar Fig 18 Barreira interior da c lula E Cap tulo 3 Implementa o da c lula RELAT RIO DISSERTA O 3 7 Computador e Rede AS i Devido ao requisito da rede AS i em ter um master que controle os slaves dispositivos ligados na rede foi colocada uma placa de interface com a rede AS i no computador pois a partir deste que a aplica o de software vai controlar todo o processo tendo o acesso aos sinais de todos os dispositivos Esta placa servir de master da rede AS i pois realiza a leitura das e
46. tador n o conseguia fornecer o parafuso pedido Depois de eliminado o erro pressionar o bot o adjacente para voltar ao normal funcionamento Depois de ser corrigido o erro retirando o parafuso preso no alimentador confirma se o aviso e o aparafusamento actual pode voltar a ser retomado j que o alimentador recupera o erro ss Cap tulo 5 Resultados RELAT RIO DISSERTA O 5 2 Aparafusamento O controlador da aparafusadora foi definido por requisito do cliente para realizar os aparafusamentos com um bin rio de 23 Ncm Atrav s de um software proprio do fabricante da aparafusadora obteve se o grafico de um aparafusamento para verificar esses valores cf Fig 36 Torquer ndde Diagram T 100 200 300 400 S0D 800 700 00 900 4 000 1100 1 200 1 300 1400 4 500 1 600 1 700 1 800 Angle degree Fig 36 Gr fico bin rio ngulo de um aparafusamento obtido atrav s do software do fabricante da aparafusadora Como se pode ver no gr fico cf Fig 36 o bin rio final de cerca 23 Nem passados cerca de 1800 Graus de rota o do parafuso Estes valores s o verificados periodicamente pela manuten o da empresa para se certificar que os mesmos correspondem aos estabelecidos Resultados Cap tulo 5 O 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 5 3 Teste de capabilidade O teste realizado teve a dura o de um turno de 8 horas de trabalho e serviu para aferir a capacidade de resposta da c lula e averigua o da sua
47. to indicado pela aparafusadora atrav s dos seus I Os Se um aparafusamento n o cumpre os valores de bin rio e ngulo definidos no controlador da aparafusadora esta indica ao software cf 3 4 Findo este processo a aplica o volta ao estado inicial ou seja fica a aguardar a recep o de novas pe as Software Capitulo 4 2008 09 RELAT RIO DISSERTA O 4 2 2 M dulo do Controlo AS i O controlo AS i um m dulo que estabelece a comunica o com a rede AS i O controlo AS i controla os sinais dos dispositivos Fig 29 Assim sempre que algum modulo quer actuar nalgum dispositivo envia um pedido para uma lista propria para o efeito neste modulo O modulo controlo AS i executa os pedidos um a um para diminuir a probabilidade de se aceder a um dispositivo ao mesmo tempo o que resultaria num erro As entradas sao monitorizadas efectuando sucessivamente uma leitura desses sinais e a medida que vao sendo alterados sao actualizados nos modulos que os utilizam Placa Interface AS i oftware Hardware M dulo Controlo AS i Lista pedido M dulos Dispositivos Sinal1 oo e Sinais Fig 29 Interliga o entre o software e o hardware feito atrav s do m dulo de software Controlo AS i Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O A interliga o f sica com a rede AS i feita atrav s da placa de interface instalada no computador A comunica o do software com a placa feita
48. torque ou seja nos Newton cent metro Ncm a Atlas Copco distingue se pela sua capacidade de resposta Com bin rios t o pequenos exigido uma grande precis o da aparafusadora assim como a aplica o de materiais que tenham o m nimo de perdas de bin rio A aparafusadora aplicada foi uma Atlas Copco ETF MT80 com uma gama de bin rio entre 10 e 80 Ncm e velocidade at 1200rpm 3 A Em a j t A ba FF 3 sudo a i o F o Fig 10 Aparafusadora Atlas camisa de v cuo que suporta o parafuso e receptor de parafusos Implementa o da c lula Cap tulo 3 fig RELAT RIO DISSERTA O Esta encontra se na ponta do rob funcionando como uma ferramenta deste Fig 10 Atrav s dos seus sinais de I Os fornece o resultado do aparafusamento Dependendo do que foi definido no seu controlador cf 3 4 1 indica que o aparafusamento atingiu o bin rio desejado ou n o O controlador da aparafusadora n o tem implementado o interface para a rede AS i S fornece um conector com os sinais de controlo Esse interface feito conectando esses sinais a um modulo de I Os AS i cf Fig 11 Assim estabelece se o interface do controlador com a rede AS i Fig 11 M dulo de I Os AS i que realiza o interface entre dispositivos comuns e a rede Na ponta da aparafusadora encontra se uma camisa de v cuo Fig 10 Nesta um vacuostato provoca o efeito de v cuo e consequentemente suporta
49. tr s bases o mesmo uma vez que a cada programa s pode estar associado uma pe a ves RR rec www itec pt Base 1 Base 2 Base 3 Mensagens Manuten o Cano 2 Pronto Cano 3 Fronts Bot o brace pressenado EM ESPERA Poralusos Bons Paralusos Maus N mero Pe as Parafusos maus Parafusos maus Parafusos maus 19 10 10 os 08 os 08 08 06 04 os oa 02 2 02 oo oo oo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 r PAIS SALE DAM SOL SEY A EA Sale t 2 3 4 5 6 A Falda DA Fig 22 Interface do processo principal Neste interface encontram se v rios campos que informam o operador do estado da c lula Fig 23 e Fotografia da disposi o da pe a na respectiva base e Pontos numerados na fotografia de cada base a indicarem os s tios onde vai aparafusar E dependendo do estado apresentam uma cor o Amarelo por aparafusar o Verde aparafusamento correcto NE Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O 200 0 o Vermelho aparafusamento incorrecto e Tr s gr ficos um para cada base com o registo do n mero de aparafusamentos maus em cada ponto da pe a e Uma figura para indicar no final do aparafusamento se este foi mau ou bom e Nome e cor do programa em funcionamento e Bot es para sair do programa parar o processo ou iniciar e Mensagens de manuten o preventiva peri dica e Mensagens de erro e estado dos sensores e Dados estat sticos do aparafusamento total da c lula
50. ulo responde aos seguintes e Se uma certa base tem uma pe a pronta a aparafusar e Deslocar uma das bases para a area de trabalho e Recuo de uma base da rea de trabalho para a area do operador e E o desbloqueio da m scara de determinada base Al m destes pedidos indica num campo o estado das barreiras de emerg ncia impedindo o movimento das bases quando activas e retomando os seus movimentos quando desactivas Capitulo 4 Software RELAT RIO DISSERTA O Assim quando recebe o comando de deslocamento de alguma base activa as electrov lvulas estas controlam os cilindros pneum ticos O processo de deslocamento termina aquando o fim do deslocamento detectado atrav s de sensores Este m dulo tem a informa o dos seus sensores dada pelo m dulo controlo AS i 4 2 2 e esta consecutivamente a verificar se alguma m scara fechada para poder indicar ao controlo principal que isso se verificou Software Capitulo 4 RELAT RIO DISSERTA O 4 2 4 M dulo do Receptor de parafusos Este m dulo controla e monitoriza os sensores e cilindros da gaveta que fornece parafusos ponta da aparafusadora e consequentemente activa vacuostato 4 Screw Positioning Cont Lea ll Process Control data Screw Screw Driver Driver down up Drawer Right Fig 31 Interface do m dulo do receptor de parafusos O m dulo receptor de parafusos s responde a um comando de fornecimento
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