Análise e melhoria do desempenho de uma estação de transporte robotizado numa linha de produção industrial

Universidade do Minho Escola de Engenharia António Guilherme Gonçalves Análise e melhoria do desempenho de uma estação de transporte robotizado numa linha de produção industrial outubro de 2022 Universidade do Minho Escola de Engenharia António Guilherme Gonçalves Análise e melhoria do desempenho de uma estação de transporte robotizado numa linha de produção industrial Dissertação de Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Trabalho efetuado sob a orientação do Professor Doutor José Mendes Machado Professor Mestre Filipe Alexandre Pereira outubro de 2022 ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição CC BY https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ iii AGRADECIMENTOS A todos os que contribuíram, de forma direta ou indireta, expresso os mais sinceros agradecimentos, pois sem a sua influência esta dissertação não seria a mesma. Ao Professor Doutor José Machado, como orientador académico do projeto, pela oportunidade, pelo seu apoio competente e pelas suas críticas construtivas ao longo do projeto. Ao Professor Doutor Filipe Pereira, como orientador académico do projeto, pela imensa orientação nas fundações do trabalho, pela competência científica, partilha de conhecimento e disponibilidade demonstradas. À empresa Stow Ovar e todos os colaboradores no geral pela oportunidade e pelo interesse na participação no projeto. Ao Engenheiro Fernando Aires, como orientador profissional, pela oportunidade, pelo acompanhamento ao longo do projeto e esclarecimento das dúvidas surgidas, bem como o tratamento de dados envolvido. Ao Engenheiro Valter Pinho pela disponibilidade e partilha de opiniões, bem como a figura orientadora que demonstrou e a referência que foi durante o trabalho. Ao Engenheiro Gonçalo Marques pela companhia, energia e partilha de conhecimentos que prestou sem interrupções. Aos meus amigos e colegas, pela companhia, parceria e amizade durante não só na produção deste trabalho como na experiência académica. À minha querida família, falecidos avôs, avós, tios, padrinhos e primos pela educação, amor, união, alegria e guias que me trouxeram a esta oportunidade. Ao meu primo Francisco, pela parceria, presença, interesse e ajuda. Ao meu pai, José António, pela inexplicável curiosidade e prazer em engenhar e criar, à minha mãe, Nélia, pelo desejo de perfecionismo até nas coisas não essenciais, à minha irmã, Madalena, pelo exemplo de persistência e objetivo inabalável e aos três pelo admirável exemplo de coragem de enfrentar os maiores obstáculos. À Andreia, minha flor, pela companhia, pelo carinho, pela amizade, pelo grande apoio e incansável presença crítica desde o momento em que foi pedido. Tornaste todos os “problemas” em experiências positivas. Agradeço profundamente a todos. iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. v RESUMO Esta dissertação, redigida com acompanhamento da empresa Stow Ovar, é um caso de estudo sobre uma estação de transporte robotizada de uma linha de produção que apresenta falhas na sua tarefa. O objetivo da dissertação é instituir uma proposta de melhoria que reduza este défice de produtividade. Aliada ao fundamento teórico essencial para compreender os equipamentos em estudo, esta dissertação apresenta a aplicação de metodologias teóricas e práticas para analisar a estação robotizada. Um dos elementos estudados é um transportador aéreo e a sua secção de alívio de tensões, o esticador, que se movimenta, alterando o perímetro total do transportador. Através de um diagrama de Ishikawa e uma Análise de Modo e Efeito de Falha este componente é colocado em causa devido às inclinações do transportador aéreo e às tensões que essas inclinações provocam. Experimentalmente, é projetado um dispositivo de monitorização, que, com recurso a um PLC, conectado a um encoder e a um sensor indutivo, simula a informação recebida pelo robot. O PLC efetua uma contagem de impulsos do encoder. A contagem inicia quando o sensor de presença assinala a presença de um objeto e termina quando se recebe o sinal de presença do objeto seguinte. Esta análise experimental origina uma distribuição normal. As condições das análises efetuadas permitem colocar a localização da montagem dos sensores em evidência e concluir que o esticador influencia significativamente o desvio padrão dos dados obtidos, cuja correlação com as tentativas não cumpridas observadas é direta. A dissertação apresenta a importância da intervenção na montagem dos sensores e propõe uma solução que reduz a influência do esticador nos dados enviados ao robot. PALAVRAS-CHAVE Análise de Modo e Efeito de Falha; Estação de transporte robotizada; Diagrama de Ishikawa; Dispositivo de monitorização; Proposta de melhoria vi ABSTRACT This thesis, accompanied by Stow Ovar, is a case study on a production line’s robotic transport station that showed unsuccessful tasks. The thesis’s objective is to institute an improvement proposition to reduce this productivity deficit. Allied to the essential theoretical fundament to understand the equipment in study, this thesis presents the theoretical and practical methodologies to analyse the robotic station. One of the studied elements is an overhead conveyor and its tension relieving section, the extender, that moves, changing the total perimeter of the conveyor. Through an Ishikawa Diagram and a Failure Mode and Effect Analysis this component is put in cause due to the inclines of the overhead conveyor and the tensions those inclines generate. Experimentally, a monitoring device is developed that, with resource to a PLC, connected to an encoder and an inductive sensor, simulates the information received by the robot. The PLC counts the encoder’s impulses. The counting starts from the moment the presence sensor signals the presence of an object and ends when it’s received the presence signal of the following object. This experimental analysis originates a normal distribution. The conditions of the executed analysis allow placing the sensors placement in evidence and conclude that the extender significantly influences the standard deviation of the obtained data, which correlation to the observed failed attempts is direct. The thesis presents the importance of the intervention on the placement of the sensors and proposes a solution that reduces the extenders influence on the data sent to the robot. KEYWORDS Failure Mode and Effect Analysis; Robotic transport station; Ishikawa Diagram; Monitoring device; Improvement proposition. vii ÍNDICE Agradecimentos .................................................................................................................................. iii Resumo............................................................................................................................................... v Abstract.............................................................................................................................................. vi Índice ................................................................................................................................................ vii Índice de Figuras ................................................................................................................................. x Índice de Tabelas ............................................................................................................................. xvi Lista de Abreviaturas, Siglas e Acrónimos ......................................................................................... xvii 1. Introdução .................................................................................................................................. 1 1.1 Enquadramento e Contexto ................................................................................................. 2 1.1.1 Empresa Stow Ovar ..................................................................................................... 2 1.1.2 Linha de produção ....................................................................................................... 3 1.1.3 Estação de Carga (Transporte) ..................................................................................... 5 1.2 Motivação ......................................................................................................................... 11 1.3 Objetivos ........................................................................................................................... 12 1.4 Estrutura da Dissertação ................................................................................................... 13 A reter do Capítulo ........................................................................................................................ 14 2. Revisão da Literatura e Estado da Arte ...................................................................................... 15 2.1 Linhas de produção ........................................................................................................... 16 2.2 Transportadores ................................................................................................................ 17 2.2.1 Transportador de Mesa .............................................................................................. 19 2.2.2 Transportador Aéreo .................................................................................................. 21 2.3 Robots ............................................................................................................................. 23 2.3.1 Controlador do robot................................................................................................. 26 2.3.2 IRB 6700 - Folha de dados (Data Sheet) ................................................................... 27 2.3.3 IRB 6700 - Especificação do produto ......................................................................... 28 2.4 Sensores ........................................................................................................................... 31 2.4.1 Codificador/Encoder ............................................................................................... 34 viii 2.4.2 Sensores Óticos ......................................................................................................... 35 2.4.3 Sensores Indutivos .................................................................................................... 36 2.5 Controlador Lógico Programável ou PLC ........................................................................... 37 2.6 Metodologia ...................................................................................................................... 39 2.6.1 Diagrama de Causa-Efeito .......................................................................................... 39 2.6.2 AMFE ........................................................................................................................ 40 A reter do Capítulo ........................................................................................................................ 41 3. Implementação da Metodologia ................................................................................................. 42 3.1 Diagrama de Causa-Efeito ................................................................................................. 43 3.2 AMFE ................................................................................................................................ 49 3.3 Projeto prático ................................................................................................................... 51 A reter do Capítulo ........................................................................................................................ 52 4. Instalação Experimental ............................................................................................................ 53 4.1 Seleção dos equipamentos ................................................................................................ 54 4.1.1 PLC .......................................................................................................................... 54 4.1.2 Encoder .................................................................................................................. 58 4.1.3 Sensor....................................................................................................................... 60 4.2 Interpretação e conversão do sinal do encoder ................................................................. 61 4.3 Dispositivo de análise ........................................................................................................ 63 4.3.1 Resultado analítico..................................................................................................... 66 4.3.2 Resultado experimental .............................................................................................. 67 A reter do Capítulo ........................................................................................................................ 70 5. Análise dos resultados e Proposta de melhoria .......................................................................... 71 5.1 Registos do dispositivo ...................................................................................................... 72 5.1.1 Testes ....................................................................................................................... 73 5.1.2 Análises 1 e 2 ........................................................................................................... 74 5.1.3 Comparação .............................................................................................................. 76 5.2 Proposta de melhoria ........................................................................................................ 77 A reter do Capítulo ........................................................................................................................ 78 xv Figura 40 - Track motion (ABB, 2021) ............................................................................................. 104 Figura 41 - Esquema de opções de proteção com tabela de descrição (ABB, 2021) ......................... 105 Figura 42 - Principais classes dos DP (ABB, 2021) .......................................................................... 105 Figura 43 - Limitações dos eixos com o DP 780-4 (ABB, 2021) ....................................................... 106 Figura 44 - DP em aplicações de MH e SW (ABB, 2021) ................................................................. 106 Figura 45 - Via interna e externa de cablagem do braço inferior (ABB, 2021) ................................... 107 Figura 46 - Localização da montagem do DP (ABB, 2021)............................................................... 107 Figura 47 - Interface do DP na Base (ABB, 2021) ............................................................................ 108 Figura 48 - Interface do DP no Eixo 3 (ABB, 2021) .......................................................................... 108 Figura 49 - Dimensão do DP 780-3 (3-6) (ABB, 2021) ..................................................................... 108 Figura 50 - Dimensão do DP 778-2 + 798-3 (1-3) + 780-4 (3-6) (ABB, 2021) .................................. 109 Figura 51 - Dimensão do DP 778-1 + 798-3 (1-3) + 780-4 (3-6) (ABB, 2021) .................................. 109 Figura 52 - Esquema de aplicação da variante “H” / “HSe” (ABB, 2021) ........................................ 109 Figura 53 - Esquema de aplicação da variante “Se” (ABB, 2021) .................................................... 110 Figura 54 - Kit de conexão (ABB, 2021) .......................................................................................... 111 Figura 55 - Opção para cada variante do robot (ABB, 2021) ............................................................ 112 Figura 56 - Opções das cores do robot (ABB, 2021) ........................................................................ 112 Figura 57 - Opções da proteção do robot (ABB, 2021) .................................................................... 112 Figura 58 - Capa do braço superior (ABB, 2021) ............................................................................. 113 Figura 59 - Limitadores mecânicos do eixo 1 (ABB, 2021) ............................................................... 113 Figura 60 - Etiqueta de sincronização (ABB, 2021) .......................................................................... 114 Figura 61 - Comprimentos disponíveis da cablagem do robot (ABB, 2021) ...................................... 114 Figura 62 - Comprimentos disponíveis do DP da cablagem do robot (ABB, 2021) ............................ 115 Figura 63 - DP dos braços inferior e superior (ABB, 2021) .............................................................. 115 Figura 64 - Opções de kits de conexão (ABB, 2021) ........................................................................ 116 Figura 65 - Opções de pistola servo e cablagem associada (ABB, 2021) .......................................... 116 xvi ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Contagem de impulsos dos encoders ................................................................................ 34 Tabela 2 - Passos da AMFE (Department Of Defense, 2005) ............................................................. 40 Tabela 3 - AMFE ............................................................................................................................... 49 Tabela 4 - Análises gerais dos testes do dispositivo de monitorização ................................................ 72 Tabela 5 - Média de impulsos dos Testes 0.1 .................................................................................... 73 Tabela 6 - Amostra do Teste 0.2 ....................................................................................................... 73 Tabela 7 - Amostras dos Testes 0.3 .................................................................................................. 73 Tabela 8 - Amostra do Teste 0.4 ....................................................................................................... 73 Tabela 9 - Dados das amostras da Análise 1 ..................................................................................... 74 Tabela 10 - Dados das amostras da Análise 2 ................................................................................... 75 Tabela 11 - Comparação de desvios padrão entre A1 e A2 ................................................................ 76 Tabela 12 - Formulário contínuo da AMFE (Carlson, 2012) .............................................................. 117 Tabela 13 - Tabela de Severidade da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) ...................................... 118 Tabela 14 - Tabela de Ocorrência da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) ...................................... 118 Tabela 15 - Tabela de Deteção da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) .......................................... 118 Tabela 16 - Tabela de distribuição normal (Centro de Informática - UFPE, 2022) ............................. 119 xvii LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÓNIMOS A1 – Análise 1; A2 – Análise 2; ABB – Asea Brown Boveri; AC – Alternated Current (Corrente Alternada) cm – centímetro; 𝜎/Desv. P. – Desvio padrão; DP – DressPack (Pacote de Proteção); FMEA – Failure Mode and Effect Analysis (Análise de Modo e Efeito de Falha); Hex – Hexadecimal; IA – Inteligência Artificial; imp – impulso; LED – Light-Emitting Diode (Díodo Luminoso); m – metro; min – minuto; MH – Material Handling (Manipulação de peça); 𝑀𝑇𝑅𝐹 – Mean Time to Robot Failure mm – milímetro; 𝑃 – Probabilidade; 𝑃𝑐 – Probabilidade corrente; PC – Personal Computer (Computador); PLC/PLCs – Programmable Logic Controllers (Controladores Lógicos Programáveis); PPR – Pulserate (Taxa de impulsos); rot – rotação; s – segundo; SW – Spot-Welding (Soldadura); TA – Transportador Aéreo; TM – Transportador de Mesa; VDC – Volts in Direct Current (Volts em corrente contínua); 𝑋 – Valor corrente; (𝑋−𝜇) – Desalinhamento; xviii 𝑍 – Coeficiente de desvio padrão; 𝑍𝑐 – Coeficiente de desvio padrão corrente; 𝜇 – Média. 1 1. INTRODUÇÃO Desenvolvida em Ovar, com o acompanhamento e orientação da empresa Stow Ovar (Stow-Group, 2021), esta dissertação consiste numa análise detalhada de uma linha de produção, mais especificamente debruçada no desempenho de uma estação de transporte robotizada, que revela ocorrências de insucessos na tarefa atribuída. A análise à linha de produção é efetuada com uma metodologia especializada: Feita uma esquematização do sistema, segue-se uma pesquisa de situações que aparentem ser a causa do insucesso e a subsequente análise prática do fator que se revele mais decisivo. Este capítulo apresenta o enquadramento do tema começando pela empresa, o produto e o seu fabrico. A motivação da dissertação encontra-se após o enquadramento, e o capítulo termina com a descrição dos objetivos e a estrutura desta dissertação. 2 1.1 Enquadramento e Contexto 1.1.1 Empresa Stow Ovar A empresa data de 1935, quando é fundada a empresa Francisco Ramada, dedicada à transformação de aços para fabrico de serras e outras ferramentas. Envereda o seu comércio na produção de sistemas de armazéns industriais sob a licença da Dexion em 1958. Com o envolvimento de outras empresas surge o grupo Storax, que exporta soluções de armazenamento para todos os continentes. A Storax revigora a sua influência na Europa com a aquisição de especialistas em armazenamento refrigerado B.P.S. Equipments, S.A. na França em 2001, e Stow Racking Systems, Ltd no Reino Unido em 2002. Em 2003 a atividade é autonomizada pela empresa distinta F. Ramada Estruturas, S.A. Em 2005 são construídas novas instalações na Bélgica para desenvolvimento de soluções originais e na Espanha, em 2015 para aumentar a produção. Em 2018 o grupo Averys adquire a empresa relacionada com a Ramada Stow e altera a denominação para StoraxInter, S.A. Em 2019 faz-se a fusão de todas as marcas numa só empresa como Stow. Fortalece-se assim a posição de líder global em soluções de armazenamento, com 9 instalações industriais, 13 escritórios comerciais e uma rede extensa de distribuidores (Stow-Group, 2021). A antiga fábrica do F. Ramada é adaptada em 2020 para uma linha de produção de produtos Stow e fazse uma separação de duas empresas em Portugal: A Stow Ovar Manufacturing e a Stow Portugal Warehouse Equipment no mesmo local. A Stow tem presença em todos os continentes (Apêndice 1) e é atualmente líder mundial na inovação de sistemas de armazenamento de alta densidade, ou seja, em estruturas de armazenamento de produtos com grande aproveitamento do espaço existente (Apêndice 2). Os produtos desta empresa são estruturas de escritórios ou prateleiras em mezanino (Figura 1.1), estruturas de cantiléver, para produtos de grandes dimensões (Figura 1.2) e, os mais genéricos, estruturas metálicas de armazenamento (Figura 1.3) (Stow-Group, 2021). Figura 1.1 - Estruturas em mezanino (Stow-Group, 2022) Figura 1.2 - Estruturas em cantiléver (Stow-Group, 2022) Figura 1.3 - Estruturas metálicas (Stow-Group, 2022) 3 1.1.2 Linha de produção Os produtos da empresa são, como referido anteriormente, sistemas de armazenamento industriais. A dissertação dedica-se à linha de produção que fabrica as vigas horizontais, ilustradas nas figuras abaixo: Figura 1.4 - Esquema das estruturas metálicas (Stow-Group, 2022) Figura 1.5 - Detalhe - Viga horizontal (Stow-Group, 2022) A Figura 1.6 e Figura 1.7 são modeladas com o software Autodesk Fusion 360 (Autodesk, 2022). Estão disponíveis ilustrações complementares no Apêndice 3. As vigas podem medir até 4,5 m de comprimento e pesar até 40 kg. Figura 1.6 - Frente da viga Figura 1.7 - Traseira da viga Para fabricar a viga, a linha de produção da empresa conta com 6 etapas. Abaixo, na Figura 1.8, “Transporte” refere-se à estação de transporte robótico em que a dissertação especifica o seu estudo. Figura 1.8 - Processos produtivos da linha de produção 4 A matéria-prima é uma bobine de chapa de aço (Apêndice 4). O seu fabrico começa com um processo de conformação (Figura 1.9), onde é definida a geometria do perfil da viga. A conformação é seguida de um corte transversal (Figura 1.10), que define o seu comprimento. A viga prossegue para um processo de soldadura nas extremidades da peça para fixar os grampos (Figura 1.11). Um robot coloca-a num transportador aéreo (Figura 1.12) na chamada “Estação de carga”. Posteriormente, o transportador transporta as vigas através de uma estação de pintura eletrostática (Figura 1.13) e a produção termina após a descarga do transportador (Figura 1.14) onde o produto é arrumado em lotes por um robot. Figura 1.9 - Conformação Figura 1.10 - Corte Figura 1.11 - Soldadura Figura 1.12 - Transporte Figura 1.13 - Pintura Figura 1.14 - Peça finalizada 5 1.1.3 Estação de Carga (Transporte) O abastecimento do transportador aéreo é executado na “Estação de carga”. É constituída por um robot industrial e dois transportadores, um Transportador de Mesa (Figura 1.17) e um Transportador Aéreo (Figura 1.16). O robot trata-se de um robot industrial da Asea Brown Boveri (ou ABB) (ABB, 2021), o IRB 6700 (ABB, 2021) (Apêndice 5), composto por um controlador e um manipulador de 6 eixos (Figura 1.15). Está equipado com um órgão terminal característico, capaz de manipular devidamente as vigas que não é ilustrado nas imagens. O TM desloca as vigas da estação de soldadura para o robot, de um ponto A para B. O TA desloca ganchos num circuito fechado, de forma que todos eles recolhem as vigas na estação de carga, passam na pintura e na descarga continuamente. Figura 1.15 - Robot da linha Figura 1.16 - Transportador aéreo (TA) Figura 1.17 - Transportador de mesa (TM) O TM aproxima as vigas do robot (Figura 1.18), que por sua vez é responsável por carregar as vigas no TA (Figura 1.19). No TA, que não interrompe o movimento, circulam ganchos que recebem as vigas. A este processo chama-se de “Acoplamento da viga”. Figura 1.18 - Robot pega na peça Figura 1.19 - Robot solta a peça 6 O robot é composto pelo manipulador, que compreende a estrutura e os motores do robot, e pelo controlador, o elemento comando que define como o manipulador se movimenta. O controlador é um IRC5 (ABB, 2021), é um equipamento relativamente espaçoso, recebe a informação dos sensores, interpreta esses dados, através de um programa algorítmico gravado no seu sistema, e envia ordens aos componentes atuadores do robot, criando os movimentos do manipulador. Este controlador possui uma consola comando, onde é possível monitorizar, controlar ou programar os movimentos do robot no local. Figura 1.20 - Esquema de comunicação do robot Os ganchos estão conectados por uma corrente (Figura 1.21) e toda ela circula no TA. Cada gancho possui duas saliências (pinos) que se destinam ao acoplamento (Figura 1.22). Figura 1.21 - Corrente do TA Figura 1.22 - Gancho do TA 13 1.4 Estrutura da Dissertação A dissertação aprofunda os conceitos à medida que evolui. Dada a complexidade da linha de produção em estudo, a introdução enquadra apenas a empresa, o produto da linha de produção e o seu fabrico. No fim deste capítulo, compreende-se o que a linha produz, em que zona da linha de produção está aplicado o estudo e conhecer a estação de carga do transportador aéreo (TA). O segundo capítulo refere-se ao funcionamento dos componentes existentes na linha, dos componentes utilizados para criar o dispositivo experimental e ao método utilizado para estudar a linha. Inicia-se com a descrição das linhas de produção, aprofunda os conceitos sobre os transportadores, os robots, os sensores, os controladores e termina com a descrição da metodologia implementada. O capítulo seguinte implementa a metodologia teórica. Esclarece e enumera as várias causas que levam à falha em estudo no Diagrama de Ishikawa e analisa a importância de cada causa com a aplicação da Análise de Modo e Efeito de Falha. Este capítulo termina após apresentar o projeto do dispositivo a utilizar para recolher os dados pretendidos experimentalmente. O quarto capítulo apresenta a instalação experimental do dispositivo, conta com a seleção do equipamento, a programação, a confirmação de compatibilidade de alimentação e comunicação, a interpretação dos dados, os testes efetuados para melhorar o dispositivo, o cálculo do resultado analítico e com a apresentação do aspeto geral dos resultados experimentais. Depois, no capítulo seguinte, compara-se o cálculo analítico com os resultados experimentais e analisam-se os resultados obtidos. O sexto capítulo dá a proposta de melhoria e comenta o rumo de trabalho a seguir para a implementar no ambiente real. 14 A reter do Capítulo A dissertação é elaborada com acompanhamento da empresa Stow em Portugal com a Stow Ovar (StowGroup, 2021). Esta é uma empresa que trabalha no ramo produtivo relacionado com aços desde 1935 e tornou-se a empresa líder mundial na inovação de sistemas de armazenamento de grande escala. Em Ovar são produzidas vigas do sistema de armazenamento da Stow. A sua linha de produção produz vigas que podem pesar até 40 kg e são penduradas por um processo robótico num transportador aéreo (TA) que as faz passar numa cabine de pintura antes de serem retiradas e arrumadas em lotes. A estação robótica, identificada como estação de carga do TA, é o objeto de estudo da dissertação. Por se identificar um défice de produtividade da estação de carga, a empresa procura estudar esta estação para comprovar se é conveniente implementar alguma alteração. O objetivo da dissertação é propor uma intervenção à estação que solucione o défice identificado. 15 2. REVISÃO DA LITERATURA E ESTADO DA ARTE Este capítulo destina-se à fundamentação teórica dos conceitos presentes na dissertação. Começa-se com a noção de uma linha de produção. Este subcapítulo serve para explicar porque é que uma linha de produção funciona, nomeadamente de que componentes esse funcionamento depende e qual o papel de cada um deles. De seguida encontram-se os transportadores. Este subcapítulo evidencia a utilidade dos transportadores nas linhas de produção. Depois de exemplificar alguns transportadores, aprofunda nos conhecimentos dos transportadores aéreos e dos transportadores de mesa. Com esta informação dão-se a conhecer os componentes mais importantes para o funcionamento dos transportadores e os cuidados necessários para minimizar o aparecimento de falhas nestes sistemas. O subcapítulo 2.3 é sobre robots. O propósito dos robots é explicado de forma breve e prossegue-se para a explanação do seu funcionamento. Fala-se dos controladores dos robots, explica-se o que é que fazem e o subcapítulo termina com a descrição das capacidades do robot instalado na linha de produção. Posteriormente inserem-se os sensores. Com a mesma organização do subcapítulo anterior, começa-se por explicar o propósito e o funcionamento destes dispositivos antes de descrever as capacidades dos elementos utilizados na linha de produção. Neste subcapítulo fala-se sobre encoders, sensores óticos e sensores indutivos e como estes podem ser semelhantes aos sensores óticos de presença. O subcapítulo 2.5 dedica-se aos Controladores Lógicos Programáveis (PLCs). Aqui descreve-se o propósito, o funcionamento e as capacidades atuais dos PLCs e que cuidados se devem implementar para mantê-los em bom estado. No fim do capítulo fala-se das metodologias de análise de efeitos. As metodologias são utilizadas para procura, identificação e avaliação das causas que se creem provocar o efeito. Terminado este subcapítulo, deve se entender a utilidade das metodologias apresentadas no ambiente industrial. 16 2.1 Linhas de produção Uma linha de produção é um sistema capaz de fabricar um produto de forma automatizada. Ela recebe matéria-prima, energia e uma ordem (ou pedido) e entrega o produto pedido. O desempenho da linha de produção é tanto maior quanto mais produzir e menos energia e tempo consumir. Naturalmente, a linha deve comunicar com o utilizador e deve controlar os processos automaticamente, com este princípio, é considerada, muito rudimentarmente, um sistema automatizado. Um sistema automatizado é constituído por três blocos para cumprir a sua função: 1. Interface Homem-Máquina (HMI do inglês: Human-Machine Interface) – É o painel da máquina que fornece e recebe informação através de ecrã, botões, luzes, colunas, etc. É através dele que a máquina comunica com o utilizador. 2. Controlador – Considerado o cérebro do sistema, pode ser composto por lógica cablada, por um PLC, computador (PC) ou microcontrolador. A sua função é compreender a ordem do utilizador e, mediante a condição da parte operativa (entradas), emitir ordens de comando (saídas). 3. Parte Operativa – É o sistema físico da máquina responsável pelo processo produtivo. Nela estão inseridos os atuadores e os transdutores associados ao controlador. Os atuadores recebem diretamente a ordem de ação proveniente do controlador (saídas) e são responsáveis por gerar o movimento e realizar a operação. Os transdutores (sensores) interpretam um parâmetro ou condição e emitem um sinal para o controlador (entradas) para que ele possa diagnosticar o estado da parte operativa. Figura 2.1 - Diagrama de blocos do sistema automatizado - Adaptado de (Canadas N., 2013) 17 2.2 Transportadores Os transportadores são uma forma mais rápida e mais segura de transportar produtos em grande quantidade. São utilizados em inúmeras aplicações como elementos essenciais à produtividade das indústrias. Raramente se encontra um centro de produção bem desenvolvido sem um sistema de transportador incorporado (Semcor, 2022). Há também outras funções como o armazenamento de segurança (Figura 2.2), entre processos ou no fim da produção, ou a separação de produtos em conjuntos (Figura 2.3) (Monk, 2021; Seidel, 2022). Figura 2.2 - Armazenamento de segurança (Monk, 2021) Figura 2.3 - Separação de produto (Monk, 2021) Existem muitos géneros de transportadores. Diferem principalmente devido aos produtos que transportam. São mais eficientes que o trabalho humano pois efetuam operações contínuas, reduzem o risco de acidentes, aumentam a eficiência e podem aumentar o fluxo da produção (Seidel, 2022; Semcor, 2022). Geralmente são motorizados com motores de corrente alternada (AC) (Semcor, 2022). Podem ser transportadores de tapete rolante (Figura 2.5), de rolos por gravidade (Figura 2.7), de corrente, de mesa, aéreos (Figura 2.6), de carrinho em viga, em tubo (Figura 2.4), pneumáticos, entre outros, alterando significativamente os componentes necessários, flexibilidade do transporte, valor de investimento inicial, etc. As suas indústrias de aplicação são, por exemplo, empacotamento, automóvel, alimentar, farmacêutica, química, de computadores, aeroespacial, mineradora, armazenagem, e outras inúmeras indústrias. Dentro de todas elas a capacidade destes sistemas varia conforme a dimensão do próprio sistema e a dimensão dos motores utilizados (Seidel, 2022; Semcor, 2022). 18 Figura 2.4 - Transportador em tubo (Seidel, 2022) Figura 2.5 - Transportador de tapete rolante (Monk, 2021) Figura 2.6 - Transportador aéreo (Railtechniek, 2022) Figura 2.7 - Transportador de rolos (Móvel) (Monk, 2021) Existem também transportadores que permitem a ação de operadores ou outros fatores produtivos durante o movimento. Esta é uma solução que implica um movimento mais lento, mas todas as peças continuam em movimento nesse processo. A aplicação é muito comum na indústria automóvel. Nos casos mais bem desenvolvidos encontram-se sistemas produtivos completamente autónomos e automatizados, não implicam trabalho manual pois os transportes são entre transportadores realizados por robots (Seidel, 2022). A manutenção é um fator muito importante numa indústria e alguns transportadores apresentam vantagens devido à simplicidade e frequência reduzida de manutenção. Existem transportadores que podem ser mantidos sem a desmontagem do sistema e há deles, como os transportadores com correntes, que dificultam a limpeza ou que possuem peças difíceis de obter para efetuar manutenções ou reparações rápidas (Seidel, 2022). 19 2.2.1 Transportador de Mesa Os transportadores de mesa são muito semelhantes aos transportadores de tapete rolante. Os tapetes rolantes são um dos equipamentos mais utilizados no setor da produção. “Quando se imagina uma fábrica, visualizam-se trabalhos em progresso, ao longo de um tapete rolante através de uma linha de montagem” (Semcor, 2022). Aplicações Os tapetes rolantes podem ser encontrados no dia-a-dia nos mercados, segurança e bagagem nos aeroportos, no ginásio e também nas fábricas, e tornaram-se tão presentes nestes ambientes devido à sua eficiência, versatilidade e durabilidade. Espera-se que acompanhem o desenvolvimento da inteligência artificial (IA) para melhorar o desempenho e trazer novos benefícios para os setores em que estão inseridos (Semcor, 2022). Características O desenvolvimento da automação em geral automatiza as capacidades dos tapetes rolantes. Tornaramse mais eficientes e inteligentes. Empregam controlo de consumo de energia no funcionamento, encerramentos ou arranques, deteção de anomalias, registo de acontecimentos para prever falhas do sistema e efetuam análises estatísticas de outros dados que se queiram obter (Semcor, 2022). Os transportadores de mesa são fortes e duráveis, fazendo-os ideais para quase todas as indústrias – especialmente indústrias que lidam com os produtos em si (não protegidos), como serviço alimentar ou bens não empacotados. Para além da sua durabilidade, estes tapetes são lisos e fáceis utilizar como mesa de trabalho, já que são rígidos. No entanto, por serem difíceis de deformar, os trajetos dos tapetes são também limitados à sua flexibilidade. Normalmente são feitos de alumínio, aço ao carbono ou aço e é possível ver na Figura 2.8 uma representação do tapete (Rexnord, 2022; Semcor, 2022). Figura 2.8 - Tapete de transportador de corrente de mesa (Rexnord, 2022) Um transportador de mesa carrega e transporta sistematicamente materiais de um ponto A para um ponto B tipicamente num ambiente controlado de uma indústria. Variam em velocidade, direção, 20 curvatura e tamanho, mas funcionam geralmente com a utilização de duas polias motorizadas e uma superfície de material durável entre elas. Ao motorizar as polias à mesma velocidade e na mesma direção, a superfície move-se. Os transportadores deste género incluem três componentes principais – a estrutura, a unidade motora e a unidade do extremo. A estrutura é normalmente composta por perfis de alumínio, pela cadeia da mesa e pelos rolos ou rodas de suporte. A unidade motora consiste num motor, conexões elétricas e rolamentos. A unidade do extremo tipicamente inclui polias e grampos de tensão para tensionar a mesa. Adicionalmente podem ser incluídas peças específicas para mais funções, normalmente, para rigidez acrescida, guias laterais etc. (Semcor, 2022). Falhas e soluções As falhas de desempenho de transportadores resultam normalmente em défices de produtividade e quando é necessária uma intervenção ou paragem esta consequência é mais acentuada. Por esse motivo é necessária uma monitorização frequente destes elementos para garantir que não surgem problemas que comprometam a linha industrial em que estes estão inseridos, pois, independentemente da resistência dos transportadores, sempre existe desgaste e fadiga dos materiais e é crucial, não só agir corretamente em resposta a um problema, como agir em prevenção do problema e conhecer os problemas mais comuns destes componentes. Os problemas mais comuns podem ser enumerados em descarrilamentos, escorregamentos de tapete, bloqueios de rolos, engarrafamentos ou transbordos de material e há formas de preveni-los, através de medidas de segurança e manutenção (Semcor, 2022). Para prevenir problemas com transportadores de mesa é recomendada a monitorização constante e cuidadosa destes equipamentos para evitar amontoamento de material, limpar o sistema regularmente, nivelar as estruturas e polias, verificar as bordas das superfícies móveis, manter os rolos lubrificados e substituir as peças desgastadas pois estes “sintomas” podem acumular e dar origem a problemas que prejudiquem a produção, ou que, num pior cenário, se traduzam numa perda de investimento. Também é recomendada existir uma preparação para reparações de emergência: manter em inventário as peças necessárias para reparações rápidas que não compliquem o funcionamento geral ou ter um plano secundário de sistema de produção enquanto o transportador estiver a ser reparado. Para prever os momentos de falha e definir se a peça está ou não a receber a manutenção correta deve-se ter noção da vida útil das peças presentes no sistema, manter documentada toda a alteração ou reparação das peças para dados estatísticos e adicionais previsões de falha e por fim, calendarizar a manutenção dos componentes (Semcor, 2022). 21 2.2.2 Transportador Aéreo Os transportadores aéreos são um dos transportadores que se podem utilizar de forma a aproveitar o espaço inutilizado de um espaço industrial sem interferir com as zonas de passagem, otimizando assim o método de transporte de produtos de forma mais eficiente (Dematic, 2022; Pacline, 2022). Aplicações Os transportadores aéreos são muito utilizados na produção de peças, devido à capacidade de suspender peças de forma que seja possível aplicar tintas, tratamentos ou mesmo até para serem submersas em tanques (Figura 2.9). A sua função, para além do transporte do produto do ponto A para o ponto B é também garantir o armazenamento dos produtos, que, nos sistemas mais atuais de comércio eletrónico, nomeadamente da indústria têxtil, são capazes de registar a posição de um certo produto para se deslocar até uma posição pré-determinada de forma que o levantamento ou entrega de produto sejam feitos numa estação de carga/descarga a esse sistema (Dematic, 2022; Pacline, 2022). Figura 2.9 - Transportador aéreo com mergulho em produto (Pacline, 2022) Características Estes equipamentos são compostos essencialmente por 4 componentes: as guias, a corrente, o motor e a estrutura. As guias definem o trajeto da corrente, normalmente são tubulares para a corrente se deslocar no seu interior e proteger a lubrificação, mas também podem ser feitas de vigas abertas e a corrente correr em cima da viga. A corrente é o componente móvel do transportador e o que interage com os produtos (Figura 2.10), ao transportar ou armazená-los, e define o distanciamento entre pontos de suporte às peças para que estas fiquem suspensas no sistema. O motor é, como esperado, o componente que fornece energia ao sistema para ser feito o deslocamento da corrente. A estrutura, que normalmente se trata de um conjunto de pilares estruturais ou é estruturalmente apoiada ao teto do armazém, suporta o peso das guias, corrente, motor e, inclusive, o das peças (Dematic, 2022; Pacline, 2022; Railtechniek, 2022). 22 A utilização destes sistemas, naturalmente apresenta efeitos de desgaste, principalmente visível na corrente, pois o constante tensionamento resulta numa deformação inevitável nos seus elos e provoca um aumento de distância total do perímetro da corrente, e por este motivo, em todos os sistemas de transportadores aéreos utiliza-se uma secção de “correção” nas guias, o esticador, para evitar congestionamentos de tensões nelas (Dematic, 2022; Pacline, 2022; Railtechniek, 2022). É também natural se deparar com sistemas que lidam com peças de pesos consideráveis e recorre-se à utilização de mais de uma unidade motorizada para a alimentação de energia ao sistema e dessa forma distribuir melhor a carga de tensão à corrente. Os transportadores aéreos podem transportar produtos a velocidades de 30 cm/min até 1800 cm/min, dependendo das condições desejadas (Dematic, 2022; Pacline, 2022; Railtechniek, 2022). Figura 2.10 - Esquema de um transportador aéreo (Railtechniek, 2022) Falhas e soluções Quando estes sistemas representam um possível défice de desempenho são vistos como um prejuízo significativo pois podem causar consequências que resultem num dano económico superior ao seu investimento. As guias são relativamente mais importantes neste aspeto devido ao esticador, que tem o objetivo de corrigir o comprimento total do trajeto do transportador e requer uma manutenção especializada, principalmente exigente nos primeiros meses de utilização do sistema. A corrente também é um componente que pode influenciar muito a eficiência do sistema devido à sua lubrificação, normalmente efetuada entre cada 2 semanas. Os motores podem demonstrar falhas, mas normalmente serão problemas relacionados com o equipamento, então a manutenção necessária a estes componentes é a recomendada pelo fabricante. É importante assegurar que este está inserido nas condições que o fabricante propõe (Pacline, 2022). Para evitar os problemas mais comuns destes sistemas é aconselhada uma monitorização dos componentes, nomeadamente da secção de correção das guias, da lubrificação da corrente, dos motores e da estrutura (Pacline, 2022). 29 Descrição A descrição do produto é uma secção esquematizada do documento para descrever o robot em si e as características que apresenta para estar apto para as aplicações a que se destina. Esta informação pode ser revista no Apêndice 7 (ABB, 2021). Essencialmente este capítulo da Especificação do produto IRB 6700 contém informação sobre: • A Estrutura do robot, com tabelas de classificação e nomenclatura de várias variantes do robot, consumo de energia e dimensões de braços; • As Normas obtidas pelo produto através da confirmação de sucesso nos testes especificamente criados para normalizar a qualidade destes robots; • A Instalação do robot em ambiente industrial, nomeadamente as temperaturas e humidades apresentadas ao robot e as cargas aplicadas ao solo, uma vez o produto instalado; • A Calibração e Referências do robot e como se podem realizar, bem como os resultados esperados dessas calibrações; • Os Diagramas de Carga da capacidade do robot para a aplicação de Material Handling (MH), referindo não só a carga admissível como o torque nos eixos do manipulador; • A Montagem de Equipamentos no robot e a alteração das capacidades do robot com estas alterações; • A Manutenção do robot; • Os Movimentos do robot com a descrição do alcance angular dos diferentes eixos e as condicionantes de dimensão do robot para evitar colisões com o próprio manipulador, com esquemas da precisão dos movimentos e posições do robot e velocidades admissíveis aos eixos para o bom funcionamento do equipamento; • O Arrefecimento para o Eixo 1, • A Pistola Servo, com a descrição esquemática das várias opções de utilização do robot na instalação (ABB, 2021). Pacote de Proteção (DressPack) O DressPack (DP) do produto é uma secção esquematizada do documento para descrever o pacote de proteção do robot desenvolvido pela ABB para melhor adaptação ao ambiente industrial e melhor desempenho no geral por parte do robot. Esta informação pode também ser revista no Apêndice 8 (ABB, 2021). Essencialmente este capítulo da Especificação do produto IRB 6700 contém informação sobre: • A Introdução ao DP do robot, com a descrição dos tipos de proteção utilizados para que áreas do robot é que se destinam, bem como as diferentes opções de DP de mais protetor a mais livre e possíveis limitações mecânicas aos eixos do robot; • O Pacote de Proteção (DressPack), essencialmente uma opção de utilização de um conjunto de proteções selecionadas para as versões mais ágeis nas aplicações de MH ou Spot-Welding (SW), com opções de cablagem contida no robot ou externa ao corpo 30 do manipulador e as suas interfaces de ligações com os DP, bem como a alteração dimensional provocada no manipulador; • O Tipo “H”/”HSE”, variantes recomendadas de aplicação deste robot para MH, descrevendo as opções de DP mais indicadas para tal; • O Tipo “SE”, variante recomendada para portar Pistolas Servo, descrevendo também o DP ideal para esta aplicação; • E por último, os Kits de Conexão (ABB, 2021). Especificação de variantes e opções A especificação de variantes e opções do produto é uma secção esquematizada do documento para descrever as várias possibilidades de como o manipulador pode ser inserido num meio industrial para melhor adaptação e melhor desempenho no geral por parte do robot. Esta informação está presente no Apêndice (ABB, 2021). Essencialmente este capítulo da Especificação do Produto IRB 6700 contém informação sobre: • A Introdução a Variantes e Opções do robot, simplesmente evidenciando a referência de opções aplicáveis ao manipulador ou ao seu controlador, pela Especificação do Produto de cada um dos equipamentos • O Manipulador, e como as várias versões são nomeadas devido às suas características, o esquema de cores adaptável e possível peças extra para complemento de características do robot; • O Equipamento, evidenciando os sistemas de arrefecimento disponíveis para o robot ou etiquetas de sincronização; • A Cablagem de Chão e as suas características; • O Processo de Pacote de Proteção, e o equipamento fornecido à priori para a instalação do robot; • O Pacote de Proteção de Cablagem de Chão e as suas características; • O Pacote de Proteção dos Braços Inferior e Superior e as suas configurações, de acordo com os eixos protegidos; • Os Kits de Conexão e as características das diferentes opções fornecidas; • A Pistola Servo e cablagem do atuador, seja ela estacionária ou robótica; • E por fim, a Documentação do Utilizador, documento este fornecido após a obtenção do produto para informações adicionais sobre o robot (ABB, 2021). Acessórios Os acessórios recomendados para o robot são exclusivos da ABB e especialmente desenvolvidos para o manipulador. Em termos de software, a Especificação do produto IRC5 e a Especificação do produto Software IRC5 serão mais indicados para recolher informação (ABB, 2021). 31 2.4 Sensores Os sensores surgiram no ano 1950 e são os elementos do sistema que relacionam a realidade física à digital dos sistemas industriais sendo este afetado por um fenómeno, corpo ou substância (Engerey, 2022; Teixeira, 2017). “Um sensor é definido como um “dispositivo que recebe e responde a um sinal ou estímulo”. Esta definição é vaga, na verdade, é tão vaga que cobre tudo desde um olho humano ao gatilho de uma arma.” Os sensores que são utilizados nos sistemas artificiais devem comunicar com os dispositivos inseridos para então ser possível conectar um sensor a um sistema eletrónico através de cabos elétricos (Fraden, 2010). O estímulo é a quantidade, propriedade ou condição que é recebida. O propósito de um sensor é converter um certo tipo de propriedade física de entrada (estímulo) num sinal elétrico que seja compatível com as propriedades elétricas de saída (Fraden, 2010). Aplicações atuais Os sensores acompanham constantemente os sistemas automatizados, que nos dias correntes se espalham por todas as áreas comerciais. São aplicados em inúmeras áreas incluindo médica, industrial, agropecuária, robótica, etc. (Engerey, 2022). Naturalmente existem inúmeros tipos de sensores, podendo eles ser classificados de acordo com o tipo de energia que os estimulam: Óticos, sonoros, de temperatura, de radiação, de tensão, corrente, resistência ou potência elétrica, magnéticos, de pressão, de fluxo de fluídos, de nível de fluídos, químicos, cinéticos, de orientação, etc. (Aguirre, 2013). Nos sensores óticos, muitos estímulos não podem ser diretamente convertidos em eletricidade, portanto seriam necessárias várias etapas de conversão. Mas se, por exemplo, é pretendido detetar o movimento de um objeto opaco, um sensor de fibra ótica pode ser implementado. Uma luz piloto gerada por um díodo luminoso (LED) é transmitida via fibra ótica até ao objeto e é refletida pela sua superfície. O fluxo de fotões refletidos entra na fibra ótica recetora e propaga-se até um foto-díodo onde é produzida uma corrente elétrica representando a distância entre a extremidade da fibra ótica e o objeto (Fraden, 2010). Em 1831, Michael Faraday em Inglaterra e Joseph Henry nos Estados Unidos descobriram um dos efeitos fundamentais do eletromagnetismo: A capacidade de um campo magnético variável induzir corrente elétrica num fio. A voltagem induzida depende do movimento do campo magnético, da variação de corrente na bobine que produz o campo eletromagnético, da mudança de orientação da fonte magnética em relação ao circuito secundário e da mudança de geometria do circuito secundário, seja a esticá-lo ou contraí-lo ou a alterar o número de espiras da sua bobine. Se nenhum material magnético 32 for introduzido nas proximidades do indutor, a indutância dependerá apenas da geometria do dispositivo. É então possível determinar a presença de material magnético com um sistema deste género e classificamo-lo como um sensor indutivo (Fraden, 2010). Características atuais Existem duas categorias de sensores: diretos e complexos. Um sensor direto converte um estímulo num sinal elétrico ou modifica um sinal elétrico ao utilizar um efeito físico apropriado, ao contrário de um sensor complexo necessita de transformações de energia antes de um sensor direto ser instalado para gerar a saída elétrica. Um sensor faz sempre parte de um sistema do género de aquisição de dados. Ainda assim, este sistema pode fazer parte de um sistema de controlo maior que inclua vários mecanismos de feedback (Fraden, 2010). Todos os sensores podem ser passivos ou ativos. Um sensor passivo não necessita de nenhuma fonte adicional de energia e gera diretamente um sinal elétrico em resposta ao estímulo externo. Os sensores ativos por vezes são chamados de paramétricos porque as suas próprias propriedades mudam em resposta a um efeito externo e estas propriedades podem ser subsequentemente convertidas em sinais elétricos (Fraden, 2010). Dependendo da referência, os sensores podem ser absolutos ou relativos. Um sensor absoluto deteta um estímulo em referência a uma escala física que é independente de condições de medição, no caso de um sensor relativo, este produz um sinal que se referencia num caso especial (Fraden, 2010). Outra forma de caracterizar um sensor é considerar algumas das suas propriedades que possam ser de um interesse específico: • Especificações do sensor (sensibilidade, gama, estabilidade, resolução); • Material do sensor (inorgânico/orgânico, condutor, isolador, semicondutor, líquido, gás ou plasma); • Meio de deteção (biológico, químico, elétrico, eletromagnético, calor ou temperatura, mecânico ou cinético); • Fenómeno de conversão (físico, termoelétrico, fotoelétrico, fotomagnético, químico); • Área de aplicação (agricultura, automóvel, engenharia civil, ambiente/meteorologia, energética, medicina, militar, doméstica); • Estímulo (acústico, biológico, químico, elétrico, magnético, ótico, mecânico, radiação, térmico) (Fraden, 2010). 33 Já que a maioria dos estímulos não são elétricos, de uma entrada para uma saída, um sensor pode ter várias etapas de conversões de energia entes de produzir o sinal elétrico de saída. Hoje em dia podemos encontrar sensores fotoelétricos, capazes de emitir uma fonte luminosa e interpretar, estudando a reflexão provocada por um objeto, vários parâmetros como cor, dimensão ou proximidade, sensores laser, com o mesmo princípio dos óticos, mas com resolução e sensibilidade para detetar corpos de muito menores dimensões, sensores magnéticos, capazes de detetar campos eletromagnéticos, sensores de pressão, capazes de detetar pressões de circuitos de fluídos, mesmo que sejam corrosivos, sensores indutivos, capazes de detetar a presença de materiais metálicos, sensores capacitivos, capazes de detetar qualquer tipo de massa, seja esta metálica, plástica sólida ou líquida, sensores ultrassónicos, capazes de detetar corpos não diretamente visíveis, como camadas de material consecutivas, etc. (Engerey, 2022). Falhas e Soluções Os sistemas de controlo utilizam sensores para conhecer o estado do processo que comandam. Um sensor pode comprometer a fiabilidade, qualidade, funcionamento ou mesmo a segurança dos sistemas nos quais estão inseridos. Devido ao grande avanço da tecnologia da automação os sensores foram dispositivos melhorados de forma exponencial desde as suas primeiras aplicações. Para dispositivos eletrónicos este valor pode ser calculado à base dos seus componentes, normalmente especificada em anos. Um sensor de 3 anos até 6000 anos. Os métodos de manutenção dos sensores dependem das suas características, aplicações, instalações e meio onde se encontram. Essencialmente a melhor forma de manter os sensores é uma limpeza e inspeção frequente e examinar ocasionalmente os seus sinais de saída (Festo, 2022). 34 2.4.1 Codificador/Encoder Um encoder é um dispositivo eletromecânico que converte o comportamento angular do seu eixo num sinal digital. Existem encoders incrementais e absolutos. Encoders absolutos enviam um sinal diferente para cada posição axial e os incrementais enviam sinais relativamente ao movimento axial (Figura 2.16) (AKM, 2022). Na linha de produção da empresa são utilizados encoders incrementais que indicam a velocidade e o sentido de rotação, respetivamente, nas linhas de sinal A e B: Figura 2.16 - Esquema de funcionamento de um encoder incremental (AKM, 2022) Estes encoders de duas linhas têm mais resolução quanto mais aberturas se encontram no disco rotativo (AKM, 2022). O seu pulserate (PPR), definida pelo número de aberturas, permite calcular o número exato de pulsos emitidos por rotação do encoder (Bertoni e Andre, 2020): Tabela 1 - Contagem de impulsos dos encoders Sentido positivo Sinal A 0 1 1 0 B 0 0 1 1 Pulso 1 2 3 4 Logo, ao entrar e sair de cada abertura, são emitidos 4 pulsos, pelo que o número de pulsos por rotação será 4 vezes superior ao número de aberturas no disco: 𝑁𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠 =𝑃𝑃𝑅×4 (2.2) 35 2.4.2 Sensores Óticos O sensor ótico é um equipamento essencial na indústria moderna. Funciona a partir da emissão e receção de um feixe de luz. Cada objeto comporta-se de maneira única quando reflete luz, o sensor ótico utiliza essa característica para detetar substâncias e materiais, ou seja, emite-se uma luz e, dependendo do índice de reflexão e difração, consegue-se interpretar o reflexo para determinar o formato (Figura 2.18), cor (Figura 2.17), espessura ou tamanho do objeto e, ainda, a distância existente entre o objeto e o sensor (Figura 2.19). Sensores óticos podem funcionar a partir de diversos tipos de luz: laser, vermelha ou infravermelha. O tipo mais adequado depende da função a ser desempenhada, por exemplo, deteção de objetos por formato, cor, distância ou espessura (Ifm, 2022). Figura 2.17 - Sensor de cor (DJP, 2022) Figura 2.18 - Sensor de contraste (DJP, 2022) Figura 2.19 - Sensor de distância (DJP, 2022) Para cada aplicação existe um tipo de sensor indicado, principalmente pela emissão de um tipo de luz. Nesse sentido, a luz vermelha é indicada para objetos maiores, como caixas e objetos não-metálicos. O laser é mais preciso e pontual, portanto é indicado para corpos de menores dimensões. Por fim, a luz infravermelha é utilizada em fábricas de embalagens, devido a sua eficiência com objetos transparentes, como vidros e garrafas. Além disso é importante mencionar os diversos formatos construtivos e especificidades que amplificam a gama de funcionalidades agregadas aos sensores óticos. Entre os tipos de sensores óticos disponíveis, podemos destacar sensores óticos: difusos, difusos com supressão de fundo, sensores retro reflexivos, sensores de barreira, sensores de forquilha, óticos angulares em “l”, tipo janela, BGL – sensores óticos tipo grade de luz, BLA – barreiras óticas multifuncionais, sensores de cor, sensores de contraste, sensores de luminescência, amplificadores para fibra ótica, fibras óticas e sensores de distância (DJP, 2022; Festo, 2022). 36 2.4.3 Sensores Indutivos Os sensores indutivos são sensores que funcionam sem contacto físico. Têm sido implementados nas indústrias com mais frequência por essa característica. Sem entrar em contacto direto para responder à presença de um objeto metálico ou galvânico, tem vantagens como: • Sem desgaste mecânico, resultando numa vida útil mais longa; • Sem tempos de inatividade por contactos sujos; • Sem folga de contacto, logo, sem erros de comutação; • Altas frequências de comutação; • Resistente à vibração; • Alto grau de proteção; • Posição de montagem versátil. O sensor indutivo é composto por um núcleo de ferrite envolto por uma bobine, um circuito oscilador e, por fim, um circuito gatilho em conjunto com um amplificador (Gatilho de Schmitt) (Figura 2.20 e Figura 2.21) (Festo, 2022). Estes sensores estimulam-se através de uma variação no campo eletromagnético na extremidade do dispositivo. Quando um material metálico penetra este campo, são induzidas pequenas correntes parasitas. Com a indução no metal, ocorre uma diminuição na energia do campo e, consequentemente na amplitude do sinal proveniente do oscilador. Quando este sinal se torna muito baixo, o circuito de disparo percebe a mudança e altera a tensão de saída. Fornecendo uma resposta lógica, de nível alto ou baixo, permite-se a utilização deste sinal num esquema de controlo (Citisystems, 2022). Figura 2.20 - Esquema eletrónico do sensor indutivo (Citisystems, 2022) Figura 2.21 - Sensor indutivo (Omron, 2022) 37 2.5 Controlador Lógico Programável ou PLC Controladores Lógicos Programáveis (do inglês: Programmable Logic Controllers - PLC) ou autómatos industriais, são dispositivos eletrónicos com processador, especializados em controlo. São capazes de controlar sistemas completamente automatizados. Os PLCs são projetados para serem programados com diagramas Ladder em vez de linguagens de computador comuns (Alphonsus e Abdullah, 2016; Bolton, 2006). Aplicações atuais Os PLCs normalmente fazem parte de sistemas automáticos nas indústrias. São muito eficientes e fiáveis em aplicações que envolvam controlo sequencial e nas indústrias de processamento. Além de possuírem vantagens tecnológicas, usar PLCs diminui também o preço nos sistemas de controlo de elevado nível de complexidade (Figura 2.23). Atualmente, a maioria dos elementos de controlo utilizados na lógica dos sistemas foi substituída por PLCs (Alphonsus e Abdullah, 2016). Os dispositivos de entrada (como interruptores), e os dispositivos de saída (como motores), que são controlados são conectados ao PLC. O controlador monitoriza as entradas e envia saídas conforme o processo programado (Alphonsus e Abdullah, 2016). Os PLCs foram usados pela primeira vez na indústria automóvel no fim dos anos 1960, o seu equipamento era controlado por circuitos inflexíveis discretos. A General Motors desenvolveu as especificações para um controlador lógico programável para substituir as relés comuns. A ideia mais radical foi a implementação de uma linguagem programável baseada num esquema de entradas (interruptores, botoneiras, etc.) representadas por contactos e saídas (solenoides, motores, lâmpadas, etc.) representadas por bobines (Figura 2.22) (Alphonsus e Abdullah, 2016). Figura 2.22 - Conversão de Diagrama de blocos (a) para Ladder (b) (Alphonsus e Abdullah, 2016) Figura 2.23 - PLC CP1E (Omron, 2022) Características atuais Dick Morley concebeu o primeiro controlador lógico programável em 1 de janeiro de 1968. Quando a sua empresa Gould Modicon Company desenvolveu o primeiro PLC, o 084 PLC, foi instalado na 38 Oldsmobile da General Motors na Pensilvânia. O primeiro PLC era grande e caro. Era apenas capaz de controlar lógica ON OFF, que limitava a sua aplicabilidade. As inovações na tecnologia dos microprocessadores e técnicas de programação em software adicionaram capacidades aos PLCs que permitiram efetuar processos de controlo mais complexos e com maior rapidez tanto que, atualmente, existem várias dezenas de fabricantes de PLCs (Alphonsus e Abdullah, 2016). Um PLC moderno é um dispositivo semelhante a um computador projetado para controlar um determinado processo. Recebe informações de sensores que monitorizam o estado do sistema, e altera o estado de determinados atuadores (Alphonsus e Abdullah, 2016). Geralmente, os PLCs não possuem elemento de armazenamento removível ou fixa, como disquetes e unidades de disco rígido, mas possuem memória de estado sólido para armazenar programas. Os PLCs podem equipar uma tela de HMI, é usada para mostrar o estado do processo ou da máquina de produção ou mesmo para programar os PLCs. Vêm também equipados com terminais para dispositivos de campo de entrada e saída, bem como conectores de comunicação. Os PLCs executam apenas uma tarefa de forma ordenada e sequencial, da primeira à última instrução, de acordo com o programado (Figura 2.24) (Alphonsus e Abdullah, 2016; Rullán, 1997). Falhas e Soluções Os dispositivos eletrónicos de uso industrial são capazes de suportar temperaturas e humidades extremas, picos e quedas de tensão nas linhas de energia, atmosferas que geralmente contêm vapores corrosivos, óleos e poeiras e resistir a choques e vibrações. Os sistemas de controlo em PLC foram projetados para cumprirem esses requisitos, serem facilmente instalados e mantidos. Os módulos de entrada/saída para conectar dispositivos de campo são facilmente conectados e substituídos. O uso de indicadores de falha e mensagens exibidas na tela do programador simplifica a resolução de problemas (Alphonsus e Abdullah, 2016). Figura 2.24 - Esquema de ligações ao PLC de um sistema controlado (Alphonsus e Abdullah, 2016) 45 2.3. “Viga Empurrada” (Figura 3.6). O robot está preparado para lidar com cargas significativamente mais altas do que o peso normal das vigas. Caso o robot entre em contacto físico com a viga estando ela um pouco desalinhada, poderá desalinhá-la ainda mais da posição pretendida e causar danos permanentes na linha. Figura 3.6 - Influência de “Viga Empurrada” 3. No Robot: 3.1. “Trajetórias”. O robot, naturalmente, tem movimentos “robóticos”, ou seja, efetua movimentos pouco naturais e difíceis de prever. Uma grande vantagem é este elemento ser programável e possível aperfeiçoá-lo de muitas formas sem grandes investimentos materiais. As suas trajetórias podem provocar colisões e danos na linha. 3.2. “Sistema de Visão” (Figura 3.7). O órgão terminal do robot é bastante complexo, possui vários atuadores e sensores, mas não é capaz de fazer correções antes de ocorrer a falha. Se o robot puder fazer uma verificação visual da posição dos pinos dos ganchos antes de realizar o acoplamento, a taxa de sucesso poderia ser de 100%. No entanto só seria significante para as ocasiões que o sistema falha, por isso, sugere um elevado investimento para pouco rendimento. Figura 3.7 - Influência de “Sistema de Visão” 46 4. No Transportador Aéreo: 4.1. “Ganchos Empurrados” (Figura 3.8). Para realizar o acoplamento o robot aproxima a viga do gancho. O movimento de acoplamento é tão rigoroso que o órgão terminal, mesmo com mecanismos eficientes de alinhamento, pode colidir com o gancho e desviá-lo da posição pretendida. Esta hipótese provocará uma inevitável falha de acoplamento devido ao desalinhamento. Figura 3.8 - Influência de “Ganchos Empurrados” 4.2. “Encoder Defeituoso” (Figura 3.9). O movimento horizontal do TA é lido pela velocidade que, neste caso, é interpretado pelo encoder. Uma vez que o gancho está em movimento no TA, o robot tem de acompanhar essa velocidade para realizar o acoplamento. Se o encoder apresenta algum défice de desempenho a velocidade do gancho não será interpretada corretamente e provocará a falha. Figura 3.9 - Influência de “Encoder Defeituoso” 47 4.3. “Sensor Ótico Defeituoso” (Figura 3.10). O Sensor Ótico está numa determinada posição do TA e é estimulado pela presença de ganchos. Só depois de saber em que posição se encontra um gancho é que o robot pode interpretar e calcular a posição do gancho designado para acoplar a viga. Um defeito no sensor irá provocar uma escassez de informação e impedir o processo de carga. Figura 3.10 - Influência de “Sensor Ótico Defeituoso” 4.4. “Tinta Acumulada” (Figura 3.11). O TA tem o ciclo repetitivo de atravessar a estação de pintura. A deposição de partículas de tinta nos ganchos, nomeadamente, nos pinos que suportam as vigas é inevitável. O diâmetro dos pinos aumenta devido à espessura da tinta e torna-se impossível realizar o acoplamento. Figura 3.11 - Influência de “Tinta Acumulada” 4.5. “Corrente Defeituosa” (Figura 3.12). O TA contém várias inclinações ao longo do seu percurso que provocam tensões extremamente altas na corrente devido ao acumular de peso das vigas. Portanto a corrente dos ganchos admite grandes tensões. A resistência dos materiais pode diminuir devido 48 ao desgaste, neste caso, as correntes podem deformar com a presença de cargas mais extremas. Esta situação leva à alteração da distância entre ganchos e ao desalinhamento geral entre eles. Figura 3.12 - Influência de “Corrente Defeituosa” 4.6. “Cargas no Transportador” (Figura 3.13, Figura 3.14 e Figura 3.15). As inclinações do TA provocam tensões que são transmitidas para o esticador do TA. O esticador é um mecanismo que se movimenta para aliviar as tensões à corrente de ganchos. Por isso, sem necessariamente alterar a velocidade do encoder, este movimento provoca desvios na posição dos ganchos em frente ao robot. Figura 3.13 - Desvio por avanço dos ganchos Figura 3.14 - Desvio por recuo dos ganchos Figura 3.15 - Influência de “Cargas no Transportador” 49 3.2 AMFE As possíveis causas do Diagrama de Ishikawa são alvo de uma Análise de Modo e Efeito de Falha. Esta análise permite quantificar a Severidade (S), Ocorrência (O) e Detetabilidade (D) de cada causa em estudo (Apêndice 11), priorizar as causas e, desta forma, localizar as que apresentam maior Risco (R). Tabela 3 - AMFE AMFE Componente Função do Componente Índex de Causa Modo de Falha (Hipotético) Efeito Causa Controlo Atual Índices S O D R 1. Viga Apresentar medidas precisas 1.1. Impossibilidade de acoplamento Falha consecutiva Grampos Defeituosos Qualidade 7 2 1 14 2. TM Transportar a viga até ao robot 2.1. Desalinhamento Transportador tem de alinhar Posicionamento Humano Alinhamento Robotizado 1 6 1 6 2.2. Falha de informação Robot não pega a viga Sensor Defeituoso Manutenção 6 2 3 36 2.3 Colisão Danos na linha Viga Empurrada Calibração 8 1 1 8 3. Robot Transportar a viga do TM para o TA e efetuar acoplamento 3.1 Colisão Danos na linha Trajetórias Calibração 8 1 3 24 3.2 Desalinhamento Falha de Acoplamento Sistema de Visão Sensores da estação de Carga 6 6 1 36 4. TA Transportar os ganchos a uma velocidade constante e a viga pela pintura até à descarga 4.1 Desalinhamento Falha de Acoplamento Ganchos Empurrados Manutenção 6 3 1 18 4.2 Falha de informação Falha consecutiva Encoder Defeituoso Manutenção 7 3 3 63 4.3 Falha de informação Falha consecutiva Sensor Ótico Defeituoso Manutenção 7 2 2 28 4.4 Impossibilidade de acoplamento Falha consecutiva Tinta Acumulada Manutenção 7 3 1 21 4.5 Desalinhamento Falha consecutiva Corrente Defeituosa - 7 1 8 56 4.6 Desalinhamento Falha de Acoplamento Cargas no TA - 6 5 10 300 50 A maior prioridade possível dos índices da AMFE (𝑅𝑚𝑎𝑥) é a simultaneidade da Severidade máxima (𝑆𝑚𝑎𝑥) e Ocorrência máxima (𝑂𝑚𝑎𝑥) e Deteção mínima (𝐷𝑚𝑎𝑥), que se traduz na seguinte equação: 𝑅𝑚𝑎𝑥 =𝑆𝑚𝑎𝑥 ×𝑂𝑚𝑎𝑥 ×𝐷𝑚𝑎𝑥 (3.1) 𝑅𝑚𝑎𝑥 =10×10×10 (3.2) 𝑅𝑚𝑎𝑥 =1000 (3.3) Tendo em conta que o maior valor do Índice da AMFE exibe 300/1000, conclui-se que a causa não apresenta um risco crítico, mas demonstra uma melhoria oportuna na fiabilidade do sistema. Estabelecese então a prioridade das causas a estudar, sendo a prioridade mais alta a distribuição de cargas no TA com um índice de 300 seguida do seu encoder com um índice de 63. A distribuição de cargas no TA apresenta o risco mais elevado devido à evidente inexistência de método de controlo da falha. Esta situação não pode ser evitada pois o transportador passa de cheio para vazio e vice-versa durante os ciclos de produção (Figura 3.16). Figura 3.16 - Ciclo de enchimento e esvaziamento do TA As inclinações, como demonstrado anteriormente no Diagrama de Ishikawa, dão origem às cargas, que, por não serem uniformes provocam variações nas posições dos ganchos. 51 3.3 Projeto prático Estabelecida a prioridade de estudar o TA devido à distribuição das cargas, decide-se conceber um dispositivo que permita monitorizar os sensores do TA e comparar as leituras dos sensores com o comportamento real em frente ao robot. Dadas as semelhanças entre o controlador do robot e um PLC opta-se por analisar os sensores com recurso a um PLC da empresa. O objetivo é encontrar uma relação entre as cargas mal distribuídas e o desvio dos ganchos em frente ao robot e assim desmitificar a teoria. Figura 3.17 - Sensores, robot e esticador do TA Com a presença de cargas, “Tensões” a vermelho, na Figura 3.17, é visível que as correções do Esticador provocam alterações na posição dos ganchos em frente ao robot. Por exemplo, sempre que o esticador sobe, em frente ao robot, os ganchos desviam-se para a esquerda, retardando a sua posição. Sempre que o esticador desce, os ganchos desviam-se para a direita, avançando a sua posição. Não é conhecida, ainda assim, a magnitude da influência desse fator. Para quantificar os desvios provocados pelas correções do esticador podem-se contar os impulsos do encoder entre a passagem de ganchos e verificar se existe alguma variação relevante. Para não interferir diretamente na linha de produção pretende-se instalar novos sensores com propriedades semelhantes aos do TA. A empresa possui em inventário 4 encoders incrementais, 3 deles já haviam sido utilizados anteriormente para outras aplicações e alguns aparentam conter falhas de desempenho. Além dos encoders, em inventário há também vários sensores de presença, no entanto, nenhum destes são sensores óticos. Os sensores de presença disponíveis são sensores indutivos que detetam a presença de metal no seu alcance e são adequados para a deteção da presença dos ganchos dado estes são, de facto, metálicos. 52 A reter do Capítulo O diagrama de causa efeito permite visualizar as possíveis causas do evento. Parte das causas são situações que já são frequentemente emendadas, o que, com o auxílio da AMFE, se pode verificar que não apresentam o mesmo prenúncio de risco. Feitas as análises teóricas conclui-se que o maior risco é o desalinhamento dos ganchos devido ao peso acumulado nas inclinações do TA. Para apoiar a teoria, projeta-se um sistema de contagem para monitorizar os sensores do TA e comparar a informação com o comportamento real em frente ao robot, pois se a teoria estiver correta, o problema existe na interpretação do robot devido a dados pouco precisos. Dadas as semelhanças entre o controlador do robot e um PLC opta-se por analisar os sensores com recurso a um PLC da empresa e para não interferir diretamente na linha de produção pretende-se instalar novos sensores com propriedades semelhantes aos do TA. 53 4. INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL Neste capítulo é descrita a abordagem prática realizada. Para analisar o sistema projeta-se um dispositivo específico para tal. O dispositivo é criado com equipamento não essencial da empresa. Neste capítulo é exposta a seleção de equipamento, a montagem e o funcionamento, o cálculo do resultado esperado e é explicado o método de recolha de dados. Dentro da matéria do funcionamento é apresentada a interpretação da informação lida em tempo real. 54 4.1 Seleção dos equipamentos O dispositivo de monitorização requer um PLC, um encoder e um sensor de presença. É concebido com equipamentos disponíveis da empresa que foram utilizados em outras ocasiões. Há necessidade de verificar o funcionamento do equipamento para confirmar se são semelhantes aos sensores do TA, compatíveis e se apresentam bom desempenho. 4.1.1 PLC O PLC disponível é um CP1E-N20 da OMRON (Figura 4.1). É um PLC com 12 terminais de entrada e 8 de saída sem compatibilidade com extensões, apropriado para a leitura de sinais de encoders com a funcionalidade de contador de alta velocidade. É programado com o software CX-Programmer em linguagem Ladder e tem capacidade para aproximadamente 200 instruções. Figura 4.1 - PLC utilizado no dispositivo A tensão de alimentação deste PLC é de 24 Volt em corrente contínua (VDC - Volts in Direct Current) e pode consumir até 13 Watt. Para interpretar encoders, o PLC é predefinido no software para habilitar um Contador de Alta Velocidade (Use high speed counter 0) (Figura 4.2). Figura 4.2 - Habilitação do Contador de Alta Velocidade 0 61 4.2 Interpretação e conversão do sinal do encoder Uma vez completa a instalação do dispositivo no TA, o PLC recebe os sinais do encoder e apresentaos num valor hexadecimal. Depois de os refinar é possível monitorizar os dados recolhidos. A Figura 4.15 representa uma captura de imagem poucos segundos depois de iniciar o movimento do TA. Figura 4.15 - Valores obtidos do PRV A primeira instrução do programa é referente à posição axial do encoder, indicada a vermelho, e a segunda é referente à velocidade do eixo do encoder, a azul, ambas apresentadas em unidades hexadecimais (Hex). Neste instante o encoder encontra-se na posição 2A Hexadecimais e está a emitir 96 Hexadecimais impulsos por segundo. Estes valores, quando convertidos para decimais, equivalem à posição 42 e velocidade de 150 impulsos por segundo: 2𝐴(16)=(2×161)+(10×160)=32+10 =42(10) (4.2) 96(16)=(9×161)+(6×160)=144+6=150(10) (4.3) 2𝐴≡42 (4.4) 96≡150 (4.5) A leitura supracitada de 150 impulsos por segundo pode ser convertida para uma unidade de velocidade percetível. Dado que existe um local onde se pode ler a velocidade de deslocação do TA em metros por minuto, essa é a unidade pretendida. 96 Hexadecimais, ou 150 Decimais, são o número de impulsos recebidos pelo PLC e a resolução do encoder são 400 impulsos por rotação, então pode-se concluir que: 62 150 𝑖𝑚𝑝/𝑠 400 𝑖𝑚𝑝/𝑟𝑜𝑡 =0,375 𝑟𝑜𝑡/𝑠 (4.6) Para relacionar a velocidade de rotação do encoder à velocidade do TA é necessário conhecer a relação de transmissão implementada no sistema. A transmissão do encoder ao TA é feita de forma que cada rotação do encoder representa um deslocamento de 76 mm do TA, logo: 0,375 𝑟𝑜𝑡/𝑠 ×76 𝑚𝑚 =28,500 𝑚𝑚/𝑠 (4.7) 28,500 𝑚𝑚/𝑠× 60 1000=1,710 𝑚/𝑚𝑖𝑛 (4.8) A leitura no visor do TA em m/min (Figura 4.16) verifica e confirma a velocidade esperada: Figura 4.16 - Leitura de velocidade do TA no visor Então, pelas equações anteriores: 150 𝑖𝑚𝑝/𝑠×(76×60 400×1000)=1,710 𝑚/𝑚𝑖𝑛 (4.9) 150 𝑖𝑚𝑝/𝑠×0,0114 𝑚/𝑖𝑚𝑝 =1,710 𝑚/𝑚𝑖𝑛 (4.10) Conclui-se assim que para converter a velocidade do encoder da medida em impulsos por segundo para m/min deve-se multiplicar por um fator de 0,0114. O PLC consegue multiplicar números inteiro através da função “* (SBMultiply)”. Depois de multiplicar a velocidade por 114 (72 Hex) é lida a velocidade do TA sem ponto decimal no software (Figura 4.17). Figura 4.17 - Conversão da velocidade em m/min no Software 63 4.3 Dispositivo de análise Para dar versatilidade ao dispositivo, instala-se um interruptor (normalmente aberto) para habilitar a leitura do encoder, no sentido de introduzir uma “Ativação da Contagem” sem cortar a alimentação do encoder. Este interruptor fica conectado a uma linha de entrada do PLC e a sua função pode ser definida no programa do PLC (Figura 4.18). Figura 4.18 - Esquema elétrico do Protótipo 3 Figura 4.19 - Protótipo 3 O PLC dedica-se a contar os impulsos do encoder. Faz-se um apoio e instala-se o sensor indutivo no TA de forma que seja acionado pela presença dos ganchos (Figura 4.21). Com a conexão do sensor ao PLC a contagem pode ser realizada entre a passagem dos ganchos. Esta contagem permite verificar se são encontradas irregularidades práticas e evidentes. Figura 4.20 - Esquema elétrico do Protótipo 4 Figura 4.21 - Instalação do sensor indutivo no TA 64 Decide-se instalar um alarme sonoro para soar quando o registo exceder um valor regulável dentro da programação. O esquema elétrico detalhado das conexões está representado na Figura 4.22 abaixo: Figura 4.22 - Esquema elétrico detalhado do dispositivo As contagens são ilustradas num histograma, ou seja, num gráfico de frequência de valores. Desta forma é possível identificar desvios padrão e anomalias. Quanto maior a amostra, mais semelhante o histograma é a uma distribuição normal (Figura 4.25). Figura 4.23 - Histograma de amostra de 100 Figura 4.24 - Histograma de amostra de 1500 Figura 4.25 - Distribuição normal representante do histograma Utilizar um sensor de presença adicional permite a sua montagem em locais diferentes do TA para evidenciar o movimento do esticador. As Figura 4.26, Figura 4.27 e Figura 4.28 demonstram os cenários estudados. Figura 4.26 - Sensor instalado depois do esticador 65 Figura 4.27 - Sensor instalado perto do encoder Figura 4.28 - Sensor instalado perto do robot 66 4.3.1 Resultado analítico Dada a natureza do procedimento espera-se uma distribuição normal. Sabe-se que um deslocamento de 76 mm do TA corresponde a uma rotação do encoder e que os ganchos distam entre si 450 mm. Os resultados esperados são uma distribuição normal com média (𝜇) de 2370 impulsos: 𝜇 =450 𝑚𝑚 76 𝑚𝑚 ×400 𝑖𝑚𝑝≈2370 𝑖𝑚𝑝 (4.11) Uma distribuição normal admite um desvio padrão (𝜎). O desvio padrão é quantificado de modo que num ciclo completo o TA não provoca falhas por desalinhamento. A partir de um desalinhamento de 3,5 mm ou 18 impulsos) existe desalinhamento. Então quer-se que exista um desvio de 18 impulsos em menos de 0,1838% (𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙) das ocorrências. Para a tabela de distribuição normal utilizada (Apêndice 12), 𝑃𝑐 toma o valor de 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 2 igual a 9,191×10−4. Figura 4.29 - Representação de P e Zc na distribuição normal (Centro de Informática - UFPE, 2022) 𝑃 =0,5−𝑃𝑐=0,5−9,191×10−4 (4.12) 𝑃 =0,499=49,9% (4.13) Para 𝑃=0,499 a tabela de distribuição normal informa que 𝑍=3,10 (Apêndice 12). Com um desalinhamento (𝑋−𝜇) de 18 e 𝑍=3,10 calcula-se o desvio padrão esperado da distribuição. 𝑍 =(𝑋−𝜇) 𝜎=𝜎 = (𝑋−𝜇) 𝑍=𝜎 = 18 3,10 (4.14) 𝜎 =5,8 𝑖𝑚𝑝 (4.15) Figura 4.30 - Distribuição normal analítica esperada 0 0,02 0,04 0,06 0,08 2345,5 2349 2352,5 2356 2359,5 2363 2366,5 2370 2373,5 2377 2380,5 2384 2387,5 2391 2394,5 Resultados Analíticos 67 4.3.2 Resultado experimental Os primeiros testes aos protótipos servem para procurar falhas, implementar melhorias, melhorar a compactação e simplificar o circuito do dispositivo, e, além disso, para criar um método fácil de registar os dados. O protótipo efetua 13 testes e passa por 15 versões do programa antes de chegar à final: Figura 4.31 - Versões do programa Ladder Figura 4.32 - Testes efetuados no desenvolvimento do Dispositivo Nas Figura 4.33 e Figura 4.34, ilustra-se o método de registo final. Os dados são copiados da memória do PLC e inseridos na tabela (Figura 4.33). Este ficheiro toma os valores e cria um gráfico de linhas e um histograma a representar a distribuição da amostra recolhida (Figura 4.34). 68 Figura 4.33 - Teste 0.1.3 69 Figura 4.34 - Teste 0.3.1 70 A reter do Capítulo Ao alimentar e conectar um sensor e um PLC é possível diagnosticar a performance do sensor. Desta forma, os encoders em inventário são diagnosticados para a seleção do mais conveniente a utilizar no dispositivo. Quando um encoder é conectado a um PLC, a informação é apresentada numa forma pouco percetível, em unidades hexadecimais. Para encarar o problema, o valor da velocidade de rotação do encoder, ou da velocidade de deslocação do Transportador Aéreo, é convertida de “pulsos por segundo” para “metros por minuto”. A análise que o PLC está destinado a efetuar é uma contagem de impulsos do encoder. A contagem inicia quando o sensor de presença assinala a passagem de um gancho e termina quando se recebe o sinal de presença do gancho seguinte. Em suma, o PLC regista o número de impulsos do encoder nos espaços entre ganchos. Este tipo de análise deverá dar origem a uma distribuição normal, pois o valor médio irá repetir e as variações darão origem ao desvio padrão. O resultado analítico prevê uma distribuição normal de média 2370 e um desvio padrão de 5,8. Experimentalmente, os dados do PLC são recolhidos no fim da análise e são inseridos num formulário em Excel para gerar gráficos de distribuição. 77 5.2 Proposta de melhoria A comparação efetuada anteriormente evidencia a influência da localização dos sensores. A situação advém da presença do esticador entre os sensores. Logo, para reformar esta situação podem-se alterar ambos os locais de montagem dos sensores (Figura 5.10) para depois do esticador (Figura 5.11). Figura 5.10 - Disposição atual dos sensores Figura 5.11 - Proposta de nova disposição de sensores Dito isto, se o encoder e o sensor ótico estiverem instalados depois do esticador, mais próximos do robot, as previsões do robot serão efetuadas com dados semelhantes a A1 e não a A2, assim, a ocorrência de um desalinhamento de 3,5 mm passará de 1 em cada 7 ganchos para 1 em cada 29. Por outras palavras, espera-se um aumento de carregamentos de 11,58% do robot. 78 A reter do Capítulo O dispositivo criado permite efetuar testes que corrigem a distribuição calculada analiticamente: A média esperada torna-se 2398 e o desvio padrão experimental excede o calculado analiticamente por 48,3%. O desvio padrão experimental acentuado evidencia um défice de homogeneidade nos dados utilizados para controlar o robot. Além dos testes, são efetuadas duas análises com a montagem do sensor de presença em locais diferentes. As amostras utilizadas para analisar a informação dos sensores totalizam 6500 e 8000 contagens. Devido à dimensão das amostras considera-se que representam o funcionamento normal da linha de produção. A primeira análise (A1) regista valores que se aliam aos resultados dos testes, com uma média e desvio padrão muito semelhantes. São traçadas sobre a distribuição analítica as distribuições destas análises e evidencia-se o sinal de “abertura da curva” devido ao desvio padrão superior. A segunda análise (A2), com a disposição dos sensores semelhante à disposição atual dos sensores da linha, demonstra a mesma média dos registos anteriores, mas um desvio padrão significativamente superior. As distribuições desta análise são também traçadas sobre a distribuição analítica onde é mais visível que anteriormente a “abertura da curva” devido ao aumento do desvio padrão. A comparação dos resultados das análises em tabela, evidencia a discrepância do valor do desvio padrão, sendo o de A2 um aumento de 115% em relação ao analítico (Tabela 11). Faz-se também um traçado simultâneo das duas análises e da distribuição analítica, onde se identifica que o desvio padrão está significativamente relacionado com a disposição do sensor de presença e fundamenta-se com o gráfico que a tarefa de previsão efetuada pelo robot será mais eficiente se o sensor estiver montado no mesmo local que o encoder. Como as análises efetuadas suportam, o distanciamento dos sensores prejudica as previsões do robot. A proposta de melhoria é uma alteração da disposição dos sensores da linha. Com o encoder e o sensor ótico instalados depois do esticador, mais próximos do robot, as previsões do robot serão efetuadas com dados semelhantes a A1 e não a A2. A ocorrência de um desalinhamento de 3,5 mm passará de 1 em cada 7 ganchos para 1 em cada 29, representando assim um aumento de carregamentos de 11,58%. 79 6. CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS Durante o período na empresa aparecem variáveis relativas ao desempenho do robot que não são clarificadas na dissertação pois daria informação específica da empresa que não se pretende incluir no projeto. Ainda assim, este projeto, além de fazer diagnósticos de desempenho a 4 encoders da empresa, cumpre os objetivos da dissertação: são enumerados 12 fatores que podem influenciar negativamente a tarefa do robot através do diagrama de Ishikawa; são avaliadas as variáveis e é evidenciada a mais relevante através da AMFE; é criado e aperfeiçoado um dispositivo de registo automático com um PLC, com 15 versões do programa, analisadas 106 horas e 45 minutos de funcionamento, ou seja, uma amostra de 24 018 registos da variável e, com o apoio de análises estatísticas, é proposta uma intervenção para minimizar o efeito identificado. Chega-se à conclusão de que, devido a existirem zonas inclinadas no circuito do TA, a presença de vigas nessas secções provoca movimento no esticador, que por sua vez movimenta todos os ganchos e aumenta o desvio padrão dos dados recebidos e piora as previsões do robot. A proposta consiste em eliminar a influência do movimento do esticador no desempenho do robot. Futuramente, dada a conclusão da análise efetuada nesta dissertação, é prudente realizar um projeto de melhoria. Deverá ser feito um estudo de custo-benefício da melhoria acompanhado de um projeto e orçamento para justificar a sua implementação. 80 REFERÊNCIAS ABB - ABB Home Page [Em linha], atual. 2021. [Consult. 8 fev. 2022]. Disponível em WWW:<URL:https://global.abb/group/en>. ABB - Robot IRB 6700 [Em linha], atual. 2021. [Consult. 2 jun. 2021]. Disponível em WWW:<URL:https://new.abb.com/products/robotics/industrial-robots/irb-6700>. ABB - IRC5 Data Sheet [Em linha] [Consult. 20 fev. 2022]. Disponível em WWW:<URL:https://new.abb.com/products/robotics/controllers/irc5-overview>. ABB - IRB 6700 Data Sheet [Em linha] [Consult. 14 jun. 2021]. Disponível em WWW:<URL:https://search.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=ROB0252EN_B&LanguageC ode=en&DocumentPartId=&Action=Launch>. ABB - IRB 6700 Product Specification [Em linha] [Consult. 7 dez. 2021]. 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ISBN 978-85-522-0187-8. 85 APÊNDICE 1 Presença da Stow no mundo Figura 1 - Presença da Stow no mundo (Stow-Group, 2022) Figura 2 - Localização de organizações empresariais da Stow (Stow-Group, 2021) 86 APÊNDICE 2 Armazéns de grande escala Figura 3 - Estrutura de armazenamento de paletes (Stow-Group, 2021) Figura 4 - Estrutura de armazenamento industrial (Stow-Group, 2021) 93 APÊNDICE 6 Data Sheet MA240 Figura 13 - Data Sheet do encoder - Página 1 (Emeta, 2016) 94 Figura 14 - Data Sheet do encoder - Página 2 (Emeta, 2016) 95 APÊNDICE 7 Robot IRB 6700 – Descrição Estrutura De acordo com as especificações do produto da ABB, este robot está equipado com o IRC5 Controller (IRC5) e software de controlo de robot, RobotWare. Este software está devidamente preparado para lidar com todos os aspetos do sistema do robot, no entanto pode também ser utilizado com outro software opcional para suporte na aplicação como soldaduras, aplicação de colas ou capacidades comunicativas ou para tarefas mais complexas como multitasking, controlo de sensores, etc. É um robot de 6 eixos, nomeados de A a F e 1 a 6 de acordo com a figura abaixo e tem uma capacidade de carga entre 150 kg a 3,20 m de alcance e 300 kg a 2,70 m de alcance. Figura 15 - Eixos do robot (ABB, 2021) Existem 10 versões do robot, incluindo 2 versões invertidas. Cada versão é denominada pelo seu nome seguido da capacidade de carga em kg e do seu alcance em metros. O robot utilizado é o IRB 6700205/2.80. Tendo em conta a nomenclatura dos robots, demonstra-se o peso de cada um e o consumo de energia de cada versão em cargas máximas. Figura 16 - Capacidade de carga e alcance dos robots (ABB, 2021) Figura 17 - Peso de cada versão do robot (ABB, 2021) 96 Figura 18 - Consumo de cada versão do robot em carga máxima (ABB, 2021) Além das capacidades de carga, pesos e consumos, a própria geometria do robot também se altera, nomeadamente os braços entre cada eixo e as espessuras alteram algumas dimensões. A Especificação do Produto IRB 6700 demonstra 9 medidas variáveis entre os robots. Figura 19 - Dimensões principais do robot (ABB, 2021) Figura 20 - Dimensões de cada versão do robot (ABB, 2021) 97 Normas Em termos de normalização de produto, este robot foi desenvolvido de acordo com a “ISO 102181:2011, robots for industrial environments - Safety requirements - Part 1”. O robot cumpre com as normas ISO 9283:1998 sobre critérios de desempenho e métodos de teste relacionados, ISO 10218-2, ISO 12100, ISO 13849-1:2006, ISO 13850, IEC 60204-1:2005 e IEC 62061:2005 sobre normas de segurança, entre outras sobre aplicação robótica a ambientes industriais. Outras normas específicas regionais de segurança em ambientes industriais como ANSI/RIA R15.06, ANSI/UL 1740 e CAN/CSA Z 434-14. Figura 21 - Tabela de normas requeridas da ISO 10218-1 (ABB, 2021) Instalação O ambiente do robot deve cumprir também como local não explosivo, encontrar-se em temperaturas entre os 5°C e 50°C e humidades inferiores a 95% em temperatura constante. O local de montagem do robot conta com cargas perpendiculares à superfície de montagem de até 35,4kN e 45,3kNm. Figura 22 - Orientação de cargas ao local de montagem do robot (ABB, 2021) Figura 23 - Cargas aplicadas ao local de montagem do robot (ABB, 2021) 98 Calibração e Referências Os métodos de calibração do robot têm essencialmente duas metodologias: Calibração normalizada e Calibração de precisão absoluta. A primeira consiste numa calibração por eixo individual, é uma técnica que dá um valor ao robot e é comparado com a medição que o próprio robot efetua durante o movimento. A Calibração de precisão absoluta é baseada na calibração normalizada, mas compensa por tolerâncias mecânicas da estrutura do robot e deflexões devido às cargas, este método utiliza o CalibWare para concluir esta calibração. A opção de Calibração de precisão absoluta está integrada nos algoritmos do IRC5, logo, não requer equipamento excecional. Os valores esperados da calibração estão indicados. Figura 24 - Valores esperados de calibração (ABB, 2021) 99 Diagramas de Carga A capacidade de carga do robot depende obviamente da geometria da peça com que o robot interage. Também na Especificação do Produto IRB 6700 podemos identificar as capacidades de atuação do eixo E (ou eixo 5), tanto em direção concordante ao eixo, como perpendicular ao eixo através de diagramas de carga. Está representado um dos diagramas de carga, onde as linhas representam o centro de massa do corpo e a massa total que ele pode ter para que o robot possa atuar dentro do seu desempenho normal. Estes diagramas não compensam pelo peso do órgão terminal utilizado, logo, é necessário calcular o peso e a localização do centro de massa da carga do conjunto para aplicar estes diagramas. Figura 25 - Diagrama de carga do robot (ABB, 2021) Também sobre a capacidade de carga do robot, está tabelado o torque máximo admissível aos pulsos do robot. Figura 26 - Torque máximo admissível para eixos 4, 5 e 6 do robot (ABB, 2021) 100 As acelerações do robot são cruciais nos arranques e paragens dos atuadores em cada eixo do robot. Para tornar o movimento mais suave e previsível como operador, os movimentos robóticos evoluíram para movimentos suaves e graduais. Também está discriminada a aceleração máxima de cada versão do robot em produção e a sua aceleração em paragem de emergência. As distâncias e tempos de paragem do robot obedecem a “EN ISO 10218-1 Annex B, robot stopping distances”. Figura 27 - Acelerações máximas dos robots (ABB, 2021) Montagem de Equipamentos no robot O robot pode ser adaptado para carregar cargas superiores às nominais, por via de instalação de contrapesos. Na Especificação do Produto IRB 6700 está também evidenciado a disponibilidade de montagem destes equipamentos nas várias versões do robot. Figura 28 - Instalação de contrapeso para a estrutura (ABB, 2021) Figura 29 - Instalação de contrapeso para braço superior (ABB, 2021) 101 Manutenção A manutenção do robot é bastante otimizada devido à utilização de motores AC, utilização de óleo apenas em caixas de engrenagens e à cablagem modular, que, no caso de falha pode ser substituída mais facilmente. A frequência de manutenção depende da utilização do robot. Movimentos do robot Os movimentos do robot são caracterizados como “Rotation motion”, “Arm motion”, “Wrist motion”, “Bend motion” e “Turn motion”. Estão também indicados os limites de rotação dos eixos, dependendo da versão do robot. Para evitar colisões do robot, é também corrigido o limite de rotação por exemplo dos eixos 2 e 3 em duas versões do robot. Figura 30 - Tipo de movimento dos eixos dos robots (ABB, 2021) Figura 31 - Compensação de colisões dos eixos 2 e 3 (ABB, 2021) 102 Para melhor visualização do alcance do robot: Figura 32 - Alcance de movimento do robot (ABB, 2021) De acordo com a norma ISO 9283 os valores de precisão do robot são recolhidos de movimentos na grandeza de 1,6 m/s com a aplicação da carga máxima e maior distância percorrida possível dentro de um plano inclinado, com a atuação de todos os eixos. Existem fatores como a configuração inicial dos eixos, a direção da carga no sistema, ou até folgas nas caixas de engrenagens que podem agravar irregularidades nos movimentos e não serem obtidos valores iguais aos tabelados na Especificação do Produto IRB 6700. Os resultados dos testes ISO 9283 estão representados: Figura 33 - Nomenclatura das variáveis em testes de precisão (ABB, 2021) 109 Figura 49 - Dimensão do DP 778-2 + 798-3 (1-3) + 780-4 (3-6) (ABB, 2021) Figura 50 - Dimensão do DP 778-1 + 798-3 (1-3) + 780-4 (3-6) (ABB, 2021) Tipo “H”/“HSe” A variante tipo “H” é recomendada para aplicações de MH e a “HSe” para transporte de peças para um Atuador estacionário. A Figura 51 representa o esquema de aplicação desta variante. Figura 51 - Esquema de aplicação da variante “H” / “HSe” (ABB, 2021) 110 Pode-se optar por equipar opções adicionais como conexões para uma cabine (16.1), comunicação em paralelo (455-1), em Bus (455-4) ou Ethernet (455-8). No geral, as opções requeridas para o tipo “HSe” são a opção 727-1 uma fonte de 24 V e 8 A e a opção 635-6 opção de Software para atuadores pneumáticos. “HSe” com Pistolas Servo são a opção 907-1 uma Drive adicional, a opção 864-1 conexão no eixo 7, a opção 785-5 um atuador estacionário, a opção 786-1 conexão com a primeira Drive e a opção 635-6 Spot 6. A opção 630-1 Mudança de ferramenta Pistola Servo, caso seja necessária a mudança de ferramenta. Tipo “Se” A variante tipo “Se” foi desenvolvida para ferramentas Pistolas Servo transportados por robots. A Figura 52 representa o esquema de aplicação desta variante. Figura 52 - Esquema de aplicação da variante “Se” (ABB, 2021) Como a variante “H” / “HSe” pode-se optar por equipar opções adicionais como conexões para uma cabine (16.1), comunicação em paralelo (455-1), em Bus (455-4) ou Ethernet (455-8). “Se” com Pistolas Servo são a opção 907-1 uma Drive adicional, a opção 864-1 conexão no eixo 7, a opção 785-1 um atuador robótico, a opção 786-1, -2, -3, -4 conexão com a primeira Drive e a opção 111 635-6 Spot 6. A opção 630-1 Mudança de ferramenta Pistola Servo, caso seja necessária a mudança de ferramenta. Kits de conexão Os Kits de conexão servem para a montagem do DP no robot. Consiste num conjunto de peças que conectam as cablagens nos DP. A Figura 53 seguinte demonstra como o Kit pode se parecer. Figura 53 - Kit de conexão (ABB, 2021) As opções disponíveis para a Base são a 459-1 e a 453-1, para o eixo 3 é a 458-1 e para o eixo 6 são a 543-1 e a 452-1. 112 APÊNDICE 9 Robot IRB 6700 – Especificação de variantes e opções Introdução a variantes e opções As diferentes variantes e opções para o IRB são descritas individualmente, os números de opção são semelhantes aos do formulário de especificação. As variantes e opções referentes ao IRC5 são descritas na Especificação do Produto IRC5. Manipulador Existem 10 versões do robot, incluindo 2 versões invertidas. Cada versão é denominada pelo seu nome seguido da capacidade de carga em kg e do seu alcance em metros. O robot utilizado é o IRB 6700205/2.80, logo a opção em estudo é a 435-112, como se identifica na Figura 54. Figura 54 - Opção para cada variante do robot (ABB, 2021) A aparência do robot também pode ser alterada de acordo com as aplicações das opções representadas na Figura 55, bem como o tipo de proteção, identificado na Figura 55. Figura 55 - Opções das cores do robot (ABB, 2021) Figura 56 - Opções da proteção do robot (ABB, 2021) A garantia de reparação do robot é variável de acordo com a opção escolhida. A garantia recomendada é de 12 meses (Opção 438-1), e pode se estender por mais 12 meses (438-2), 18 meses (438-4), 24 113 meses (438-5), 6 meses (438-6) ou 30 meses (438-7). Os DP LeanID (780-4) são incluídos na garantia, no entanto os DP HM3 do braço superior (780-3) não são incluídos. Existe a opção 430-1 que inclui uma capa no braço superior, como demonstra a Figura 57. Figura 57 - Capa do braço superior (ABB, 2021) Pode também se optar por limitar mecanicamente o eixo 1 para aumentar a segurança do robot como demonstra a Figura 58. Figura 58 - Limitadores mecânicos do eixo 1 (ABB, 2021) Se se pretender atribuir alcance extraordinário ao robot, é também possível aumentar a gama do eixo 1 de -170 a 170 para -220 a 220 (Opção 561-1). 114 Equipamento Equipamento extra ao robot pode incluir lâmpada de segurança (213-1), chapa de base (37-1), ventoinha de arrefecimento do eixo 1 (87-1), capas do braço superior (430-1) ou etiquetas de sincronização (8041), como por exemplo na Figura 59. Figura 59 - Etiqueta de sincronização (ABB, 2021) Interruptores de posição eletrónicos podem substituir os interruptores mecânicos que indicam as posições dos três eixos principais, e incluir até 7 eixos para uma maior flexibilidade e robustez. Pode ser verificado na Especificação do produto IRC5. Cablagem de chão A cablagem é modular, trata-se de uma cablagem com opções de seleção de 7, 15, 22 e 30 metros, como se vê na Figura 60. Figura 60 - Comprimentos disponíveis da cablagem do robot (ABB, 2021) 115 Processo Pacote de Proteção A conexão com uma cabine é referente à opção 16-1. Os sinais Customer Power/Customer Signals (CP/CS) ficam conectados a parafusos terminais de 12 polos, Phoenix MSTB 2.5/12-ST-5.08, no IRC5. A cablagem entre o R1.CP/CS e o IRC5 também é fornecida. A rede de comunicação disponível pode ser em paralelo (455-1), que inclui CP e CS, em paralelo e Bus (455-4), que inclui CP, CS e CAN/DeviceNet ou Profibus ou em paralelo e Ethernet (455-8), que inclui CP, CS e PROFINET ou Ethernet/IP. Pacote de Proteção de Cablagem de chão O DP da cablagem é modular, trata-se de uma cablagem com opções de seleção de 7, 15, 22 e 30 metros, transmite sinais de rede em paralelo e CAN/DeviceNet/Profibus/Ethernet, como se vê na Figura 61. Figura 61 - Comprimentos disponíveis do DP da cablagem do robot (ABB, 2021) Pacote de Proteção Braço Inferior e Superior O DP para os braços superior e inferior podem seguir duas configurações escolhidas pelas opções 7781 para MH e 778-2 para SW. O DP do braço inferior segue a opção 798-3 com ligação da base para o eixo 3, tanto para aplicações MH como para SW, de acordo com a Figura 62. O DP para o braço superior tem as opções 780-3, com cablagem exterior do eixo 3 para o 6, e a 780-4 com cablagem interior do eixo 3 para o 6, como se pode verificar pela Figura 62 abaixo. Figura 62 - DP dos braços inferior e superior (ABB, 2021) 116 Kits de conexão Os conectores encaixam nos conectores da base do robot, no eixo 3 e no eixo 6 respetivamente, de acordo com a tabela representada na Figura 63. Figura 63 - Opções de kits de conexão (ABB, 2021) Pistola Servo O robot pode ser utilizado com um Pistola Servo no seu pulso, segundo a opção 785-1 ou com Pistola Servo estacionária, segundo a opção 785-2. A cablagem é modular, trata-se de uma cablagem com opções de seleção de 7, 15, 22 e 30 metros. Figura 64 - Opções de pistola servo e cablagem associada (ABB, 2021) Documentação do Utilizador De acordo com a Especificação do Produto IRB 6700, a documentação do utilizador descreve o robot com detalhe, incluindo instruções de serviço e de segurança. Toda a documentação pode ser encontrada no site da ABB, depois de obtido o produto. 117 APÊNDICE 10 AMFE Tabela 12 - Formulário contínuo da AMFE (Carlson, 2012) 118 APÊNDICE 11 Tabelas de S.O.D. da AMFE Tabela 13 - Tabela de Severidade da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) Tabela 14 - Tabela de Ocorrência da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) Tabela 15 - Tabela de Deteção da AMFE - Adaptado de (Carlson, 2012) Índice Severidade Critério 1 Mínima O cliente mal percebe que a falha ocorreu 2 3 4 5 6 7 8 9 10 SEVERIDADE Muito Alta Deterioração significativa no desempenho de um sistema com descontentamento do cliente Sistema deixa de funcionar e grande descontentamento do cliente Idem ao anterior porém afeta a segurança Ligeira deterioração no desempenho com leve descontentamento do cliente Pequena Moderada Alta Índice Ocorrência Proporção 1 Remota 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Muito Alta OCORRÊNCIA Pequena Moderada Alta 120 000 1 4 000 1 1 000 1400 180 140 120 1 8 1 2 1 1 000 000 Índice Deteção Critério 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Muito Pequena Certamente será detectado Grande probabilidade de ser detectado Provavelmente será detectado Provavelmente não será detectado Certamente não será detectado Muito Grande Grande Moderada Pequena DETEÇÃO