ESTUDO DA VIABILIDADE DE UMA CÉLULA DE SOLDA MIG ROBOTIZADA

Relatrio Estgio Curricular Supervisionado

ESTUDO DA VIABILIDADE DE UMA CLULA DE SOLDA

MIG ROBOTIZADA

Juliano Reis Pereira

Engenharia Mecnica

Horizontina RS 2008

JULIANO REIS PEREIRA


MIG ROBOTIZADA

Orientador: Prof. Jos Antonio Sala, Me.

Horizontina RS 2008

FACULDADE HORIZONTINA FAHOR

ENGENHARIA MECNICA

A comisso examinadora, abaixo assinada,

aprova o relatrio de estgio supervisionado


MIG ROBOTIZADA MIG

Juliano Reis Pereira

COMISSO EXAMINADORA:

Jos Antonio Sala, Me. Orientador / FAHOR

Valdir Blico Arajo,Dr. FAHOR

Vanderlei Eckhardt, Me.

FAHOR

Horizontina RS 2008

DEDICATRIA

Dedico a meus pais, esposa e filha que me

acompanharam durante a graduao,

auxiliando de todas as maneiras, dando total

apoio nas horas difceis, sacrificando muitas

coisas para que eu obtivesse sucesso.

AGRADECIMENTO

Durante minha graduao teria inmeras

pessoas a agradecer, mas agradeo

primeiramente a Deus que iluminou esta

caminhada, aos meus colegas da Metalrgica

Netz, que durante este perodo compartilharam

os seus conhecimentos, aos professores em

especial ao orientador Jos Antonio Sala e

Vanderlei Eckhardt que me auxiliaram durante

o estgio.

RESUMO

Este relatrio apresenta a proposta de robotizao de uma clula de

soldagem empresa Metalrgica Netz Ltda, onde ser estudada a viabilidade de

implantao desta clula, para o conjunto soldado suporte de trao e seus

subconjuntos. Ser analisado o processo atual, pela anlise do layout, tempos de

produo atravs da cronoanlise, com a utilizao fluxograma do processo e

grfico de pareto. Numa segunda etapa, aps a verificao da possibilidade de

robotizao do processo, ento se inicia a escolha do rob de solda e seu perifrico

adequados para o processo de soldagem, levantamento da estimativa de tempo de

produo e a comparao entre o processo de soldagem manual com o robotizado.

Os resultados verificaram a possibilidade de aumento da capacidade

produtiva sem aumento da rea fabril e quadro de funcionrios.

Palavras-chave:

Robotizao- clula de solda mig robotizada automao industrial

9

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Foto area da Metalrgica Netz .............................................................. 14

Figura 2: Principais personagens da era da administrao cientfica. .............. 16

Figura 3: Simbologia de fluxogramas utilizados para processos industriais. .. 17

Figura 4: Diagrama de fluxo de processo para processamento de despesas na

Intel........... ................................................................................................................. 18

Figura 5: Eficincia do operador em porcentagem. ............................................. 20

Figura 6: Tolerncia de trabalho. ........................................................................... 21

Figura 7: Tabela de coeficientes. ........................................................................... 23

Figura 8: Tipos de automao. ............................................................................... 25

Figura 9: Comparao entre formas de acionamento. ......................................... 30

Figura 10: Tipos de juntas. ..................................................................................... 31

Figura 11: Tipos de juntas empregados em robs. .............................................. 31

Figura 12: Exemplo de graus de liberdade necessrios para certas tarefas. .... 32

Figura 13: Conceito bsico de um rob. ............................................................... 33

Figura 14: Graus de liberdade do brao humano. ................................................ 33

Figura 15: Definies dos angulos de orientao RPY. ...................................... 34

Figura 16: Tipo de garras. ....................................................................................... 35

Figura 18 rea de trabalho do rob cartesiano. ................................................ 36

Figura 19: Eixo de um rob cilndrico (RPP). ........................................................ 37

Figura 20: rea de trabalho do rob cartesiano. .................................................. 37

Figura 21: Eixo de um rob esfrico (RRP). .......................................................... 38


Figura 23: Eixo de um rob SCARA (RRP). ........................................................... 39


9

Figura 25: Eixo de um rob SCARA (RRP). ........................................................... 40


Figura 27: Robs industriais e suas representaes volumtricas e equao. 42

Figura 28: Classificao geral das aplicaes industriais dos robs. ............... 43

Figura 29- Rob industrial. ..................................................................................... 44

Figura 30 - Estrutura bsica de um rob. .............................................................. 45

Figura 32 Estrutura do produto ........................................................................... 50

Figura 34: Subconjunto 2 ........................................................................................ 51

Figura 36: Subconjunto 4 ........................................................................................ 52

Figura 37: Fluxograma em blocos conjunto suporte de trao .......................... 53

Figura 38- Fluxo de processo do subconjunto 1 e 2. ........................................... 54

Figura 39: Fluxo de processo de subconjunto 3. ................................................. 55

Figura 40: Fluxo de processo de subconjunto 4. ................................................. 56

Figura 41: Balanceamento de produo dos subconjuntos ............................... 56

Figura 42: Fluxo de processo do conjunto suporte de trao. ........................... 57

Figura 43: Tempo total de produo para o conjunto suporte de trao .......... 58

Figura 44: custo de produo por item. ................................................................ 58

Figura 45: Anlise do fluxo de processo do conjunto 1 e 2. ............................... 59

Figura 47: Anlise do fluxo de processo do conjunto 3. ..................................... 61



Figura 51: Anlise do fluxo de processo do conjunto suporte de trao. ......... 63

Figura 53: Anlise do fluxo de processo completo. ............................................. 64

Figura 54: Anlise do fluxo de processo completo. ............................................. 64

Figura 11: Foto clula de soldagem manual. ........................................................ 65

Figura 56: Comparao entre Robs ............................ Erro! Indicador no definido.

Figura 57: Vista isomtrica da clula de solda robotizada. ................................. 69

Figura 58: Anlise do processo de soldagem robotizada. .................................. 70

Figura 59: Comparao entre processo de soldagem. ........................................ 71

9

LISTA DE ABREVIATURAS OU SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

FAHOR Faculdade de Horizontina

Abreviaturas utilizadas:

EF

FT

GL

T

Eficincia do operador em porcentagem.

Fator de tolerncia.

Grau de liberdade

Tolerncia

TC

TN

Tempo cronometrado (tempo verificado no

cronometro).

Tempo normal.

10

SUMRIO

INTRODUO ..........................................................................................................12 1 APRESENTAO DA EMPRESA CONCEDENTE ............................... 14

2 HISTRICO DO ESTUDO DO TRABALHO ........................................... 15

2.1 FLUXOGRAMA DE PROCESSO ............................................................ 17

2.2 DETERMINAO DO TEMPO ............................................................... 18

2.2.1 Frmulas ................................................................................................. 20

2.2.2 Determinao do nmero de ciclos a serem cronometrados ........... 22

3 AUTOMAO INDUSTRIAL .................................................................. 24

3.1 ROBTICA .............................................................................................. 26

3.1.1 Histrico ................................................................................................. 26

3.1.2 Robs industriais ................................................................................... 28

3.1.3 Tipos de robs ....................................................................................... 29

3.1.4 Tipos de juntas ....................................................................................... 30

3.1.5 Grau de liberdade .................................................................................. 32

3.1.6 Elemento de trabalho ............................................................................ 33

3.1.7 Classificao dos robs industriais .................................................... 35

3.1.7.1 Geometria do rob ................................................................................. 36

3.1.7.1.1 Rob cartesiano ..................................................................................... 36

3.1.7.1.2 Rob cilndrico ....................................................................................... 37

3.1.7.1.3 Rob esfrico ou polar .......................................................................... 38

3.1.7.1.4 Rob SCARA .......................................................................................... 39

3.1.7.1.5 Rob articulado ou revoluto ................................................................. 40

3.1.8 Aplicaes para robs .......................................................................... 43

3.1.8.1 Arranjo bsico de um rob ................................................................... 43

11 3.2 Elementos principais de uma clula robotizada ................................. 44

3.3 COMO SELECIONAR O ROB ............................................................. 46

4 PROCESSO DE SOLDAGEM MANUAL ................................................ 48

4.1 LEVANTAMENTO DE DADOS ............................................................... 48

4.2 FLUXO DE PROCESSO ......................................................................... 53

4.3 ANLISE DOS PROCESSOS ................................................................ 59

5 PROPOSTA DE UM NOVO PROCESSO PRODUTIVO ......................... 66

5.1 SELEO DO ROB ............................................................................. 66

6 COMPARAO DO PROCESSO DE SOLDAGEM MANUAL COM

PROCESSO ROBOTIZADO ..................................................................................... 70

7 COMPROVAO .................................................................................... 72

CONCLUSO ............................................................................................................ 73

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................................... 75

APNDICES .............................................................................................................. 76

APNDICE A Fluxo de processo Subconjunto1 e 2 .......................................... 76

APNDICE B Fluxo de processo Subconjunto3 ................................................ 77

APNDICE C Fluxo de processo Subconjunto 4 ............................................... 78

APNDICE D Fluxo de processo conjunto suporte de trao ......................... 79

APNDICE E Site de robs industriais ............................................................... 80

APNDICE F Plano do Estgio ............................................................................ 81

ANEXOS 83

ANEXO A Layout da clula robotizada ............................................................... 84

12

INTRODUO

Nos dias atuais a competitividade entre as empresas cada vez mais

acirrada, todos querem se manter no mercado, o consumidor passou a exigir preos

competitivos e qualidade nos produtos oferecidos. Isto obrigou constantes

alteraes nos processos produtivos, devido a evoluo tecnolgica dos ltimos 50

anos, principalmente na rea de informtica e comunicao. A velocidade com que

isto aconteceu, causou grande impacto nas empresas e na sociedade em geral visto

a introduo de mquinas de comando numrico computadorizado conhecido como

CNC. As empresas deram um salto na produtividade, conseguindo produzir mais

com uma uniformidade e qualidade superior as mquinas convencionais, obrigando

a constante especializao dos operadores.

Atravs das contnuas melhorias, as empresas obtm condio para atender

a novos clientes e manter os j existentes. Com as mudanas, as fornecedoras de

servios ou produtos tm que se adequar ao movimento tecnolgico moderno e a

Metalrgica Netz Ltda no poderia ser diferente, pois tem como objetivo principal ser

referencial da regio noroeste at 2015, pois tem no seu histrico o pioneirismo na

implantao da ISO 9001 e na aquisio de mquinas operatrizes, tais como a

mquina de corte laser e dobradeira CNC.

A partir disto a sua equipe de colaboradores sempre est aperfeioando-se,

na busca de novas tecnologias para que as mesmas sejam aplicadas na empresa.

Como o ramo metal mecnico esta migrando para a automao dos seus processos

produtivos, a Metalrgica Netz se mostrou interessada na utilizao de um rob de

solda para otimizar o processo de soldagem em um de seus setores.

O presente trabalho foi desenvolvido no setor de solda pesada, onde foi feito

o levantamento dos dados, analisando-se todo o processo de soldagem: A partir do

13

layout e do fluxo do processo necessrio para a confeco do conjunto

suporte de trao e seus subconjuntos, seguiu-se para a viabilidade da implantao

de uma clula de soldagem mig robotizada para este conjunto.

O principal objetivo deste trabalho propor uma clula de solda robotizada

efetuando a seleo do rob a ser utilizado, desenvolver junto ao fornecedor

dispositivo posicionador, e fazer levantamento de estimativa do tempo de produo.

O relatrio est dividido em oito captulos, nos quatros primeiros captulos temos a

fundamentao terica para as atividades subseqentes. A partir do quinto captulo

apresentado o estudo do processo de soldagem manual, no sexto captulo est a

proposta de um novo processo de soldagem e a seleo de um rob, j no stimo

captulo est a comparao entre os dois processo de produo e no oitavo a

comprovao da viabilidade do processo de soldagem robotizado.

14 1 APRESENTAO DA EMPRESA CONCEDENTE

A Metalrgica Netz foi fundada em 01 de novembro de 1993, quando a

Iochpe Maxion S.A., hoje AGCO do Brasil, decidiu terceirizar componentes de suas

automotrizes, onde cederam mquinas operatrizes em regime de comodato,

iniciando suas atividades com uma mquina oxi-corte e uma lixadeira e somente um

funcionrio, em prdio alugado de 250 m2 localizado na sada para Guarani das

Misses, em Santa Rosa.

Com o aquecimento das vendas, em maio de 1994, a empresa adquiriu

prdio prprio de 360m2 onde continuou a crescer e aumentar o fornecimento de

novos itens.

Em junho de 1998 a Empresa adquiriu da AGCO do Brasil, um terreno de

15.000 m2 onde em agosto de 2002 comeou a construo de sua nova planta

industrial para poder atender o aumento de demanda.

Em maio de 2003 a Metalrgica Netz mudou-se para RS 344 ao lado da

AGCO do Brasil em uma fabrica com uma rea construda de aproximadamente

6000m2 e 145 colaboradores, onde conta com varias mquinas modernas como

corte laser, centro de usinagem, etc. Tendo como principal objetivo ser um

referencial tecnolgico na regio, sempre visando o lucro e o menor custo de

produo. Conta com uma linha de produtos prprios focada no pequeno e mdio

produtor, onde produz arados, plataformas, ensiladeira entre outros, tambm

fornecedora de servio na rea metal mecnica se destacando em conjuntos

soldados, porm presta servios como corte e dobra entre outros.

Figura 1: Foto area da Metalrgica Netz

Fonte: Metalrgica Netz

15 2 HISTRICO DO ESTUDO DO TRABALHO

Desde a pr-histria o ser humano desenvolvia atividades produtivas. Na era

da pedra lascada como desenvolvimento de ferramentas atravs de trabalhos

realizado em pedras, com o passar dos anos estas pessoas comearam a adquirir

habilidade e se tornaram arteses, os quais comearam a realizar servios atravs

de especificaes de outras pessoas assim dando origem as primeiras organizaes

e o inicio da prestao de servio. Com o surgimento das mquinas a vapor

inventada por James Watt em 1764, a revoluo industrial deu-se incio e as fbricas

comeam a utilizar mquinas a vapor para impulsionar seu equipamentos

fabris.Conforme Martins et al. (1999, p2 ), a revoluo industrial alterou e trouxe

novas exigncias, com:

- Padronizao dos produtos;

- Padronizao dos processos produtivos;

- Qualificao da mo de obra atravs de treinamentos;

- Criao de uma hierarquia no trabalho, gerencia e

supervisores;

- Desenvolvimento de tcnicas de planejamento e controle da

produo;

- Desenvolvimento de tcnicas de planejamento e controle

financeiro;

- Desenvolvimento de tcnicas de vendas.

Com o aumento das organizaes industriais deu oportunidade ao

desenvolvimento de uma administrao cientfica. Ento, iniciam-se os primeiros

estudos do trabalho. A figura 2 apresenta os principais personagens da

administrao cientifica.

16

ADMINISTRAO CIENTFICA: OS ATORES E SEUS PAPIS

Contribuinte Tempo de Durao

Contribuies

Frederick Winslow Taylor 1856-1915

Principio da administrao cientfica, Princpio da exceo,

estudo do tempo, anlise de mtodo, padres, planejamento,

controle

Frank B.Gilbreth 1868-1934 Estudo dos movimentos, mtodo,

therbligs, contratos de construo, consultoria

Lillian M. Gilbreth 1878-1973 Estudo da fadiga, ergonomia,

seleo e treinamento de empregados

Henry L. Gantt 1861-1919

Grfico de Gantt, sistema de pagamento por incentivo,

abordagem humanstica ao trabalho, treinamento

Carl G. Barth 1860-1939

Anlise matemtica, rgua de clculo, estudos de suprimentos e

velocidade, consultoria para a indstria automobilstica

Harrington Emerson 1885-1931 Princpios de eficincia, economia

de milhes de dlares em ferrovias, mtodo de controle

Morris L. Cooke 1872-1960 Aplicao da administrao

cientfica educao e ao governo Figura 2: Principais personagens da era da administrao cientfica.

Fonte: GAITHER et. al., 2001, p.9.

Taylor comumente chamado de o pai da administrao cientfica e os

outros citados anteriormente na figura 2 desenvolveram conceitos e filosofias que

at os dias atuais so utilizados trazendo grandes benefcios s organizaes,

transformando a administrao cientifica uma poderosa ferramenta para auxiliar no

gerenciamento de empresas.

17 2.1 FLUXOGRAMA DE PROCESSO

Para facilitar a anlise de um processo produtivo, so utilizados

graficamente smbolos, para determinao, passo a passo, do trabalho realizado. Na

figura 3 esto relacionados os smbolos e as aes que cada um representa. Um

fluxograma um recurso visual que se utiliza para analisar sistemas produtivos,

buscando identificar oportunidades de melhorar a eficincia dos processos, exemplo

de diagrama de fluxo representado na figura 4.

Simbologia Descrio ExemploOperao Ocorre quando se modifica

intencionalmente um objeto emqualquer de suas caractersticas fsicas ou qumicas, ou tambm quando se monta ou desmonta

componentes e partes.

Martelar um prego, colocar um parafuso, rebitar, dobrar, digitar,

preencher um formulrio, escrever, misturar, ligar e operar

mquina etc.

Transporte Ocorre quando um objeto ou matria prima transferido de um

lugar para o outro, de uma seo para outra, de um prdio para outro. Obs.: apenas o manuseio no representa

atividade de transporte.

Transportar manualmente ou com um carrinho, por meio de uma esteira, levar a carga de caminho, levar documento

de um setor a outro etc.

Estocagem Ocorre quando um objeto ou matria-prima mantido em rea protegida

especfica na forma de estoque.

Manter matria-prima no almoxarifado, produto acabado

no estoque, documentos arquivados, arquivos em

computador etc.Demanda Ocorre quando um objeto ou matria

prima colocado intencionalmente numa posio

esttica. O material permaneceaguardando processamento ou

encaminhamento

Esperar pelo transporte, estoques em processo aguardando material ou processamento, papis

aguardando assinatura etc.

Inspeo ocorre quando um objetoou matria-prima examinado para

sua identificao, quantidade ou condio de qualidade.

Medir dimenses do produto, verificar presso ou torque de

parafusadeira, conferir quantidade de material, conferir

carga etc.

Simbologia de fluxogramas utilizados para processos industriais

Figura 3: Simbologia de fluxogramas utilizados para processos industriais.

Fonte: Adaptado de SLACK et. al. , 2002, p.152.

18

Figura 4: Diagrama de fluxo de processo para processamento de despesas na Intel. Fonte: SLACK et. al.,2002, p. 287.

2.2 DETERMINAO DO TEMPO

Este captulo servir de embasamento terico, nele ser tratado o estudo de

tempos, onde tem como papel principal a determinao o tempo que se leva para

fazer determinada operao. Com o passar das dcadas alguns conceitos

continuam a ser utilizados como a diviso de tarefas e a cronometragem, tambm

conhecida como cronoanlise. Seus precursores foram Frederick W. Taylor e o casal

Frank e Llian Gilbreth. O mtodo tem como objetivo de medir e avaliar o

desempenho do trabalho cronometrando-o. Embora seja um conceito antigo,

eficiente para realizarmos anlises e comparaes de um processo produtivo,

atravs da quantificao. O estudo de tempo tem como principal objetivo eliminar

Atividade

2 DDDD 5

1

2 2

3 5

42

5 DDDD

6 2

78 DDDD

9 5

10

11 2

12

13

14

15 2

Totais 5 5 2 2 1Cheques so emitidos

Espera para formar lote

Anexa-se o comprovante de pagamento ao relatrio

Juntam-se os relatrios no lote

O lote vai para o guich de auditriaEspera por processamento

Checam-se os totais dos relatrios e comprovantes

Os relatrios vo para o controle dos lotes

Nmero de controle dado ao lote

Cpia dos relatrios vo para o preenchimento

Relatrios so preenchidos

Cpia dos comprovantes de pagamentos vo para o arquivo

Descrio do elemento

Reltorio carimbado e datado

Relatrio chega ao guich de pagamento

Checam-se as despesas do relatrio

Processando reltorio de despesas Localizao:Departamento de contabilidade

19 qualquer elemento desnecessrio operao para a determinao do mtodo mais

eficiente. Este mtodo para a determinao de um tempo padro, que servir de

referencia. So inmeras as tcnicas para a determinao, segundo Barnes (1997,

p.1), a medida de tempo determinar o tempo-padro para executar uma tarefa

especifica, mas para Rocha (1987, p.273) o estudo dos tempos tem como objetivo

conhecer o tempo que se leva para fazer determinada operao mas levando em

considerao a experincia do operador. Segundo Martin et. al.(1990, p.140),

as principais finalidades da medida do trabalho a determinao de padres para a

produo, levantamento de custos padres, facilitando a estimativa do custo de

produo de um novo item, fornecer dados para o balanceamento de estruturas de

produo.

Para a utilizao deste mtodo primeiramente deve-se analisar o processo

a ser cronometrado, da seguinte forma:

Separar o trabalho em partes, sendo que se deve tomar cuidado para no se

dividir excessivamente, de forma que o perodo seja longo o suficiente para medir

com o cronometro, algumas literaturas especializadas indicam operaes com tempo

superior a 5 segundo.

As aes do operador devem ser medidas separadamente.

Estas informaes so utilizadas para a confeco de uma folha de

processo. A partir desta folha de processo ser realizada a verificao dos tempos,

podendo se utilizar uma planinha e um cronmetro.

Para a determinao do tempo normal, utiliza se artifcios para que este

tempo seja o mais real possvel. Velocidade acima do normal, o operador que est

sendo avaliado pode estar trabalhando acima da velocidade normal, isto pode

acontecer por vrios motivos:

- No inicio do expediente;

- Operador com habilidade superior aos demais ou condio

fsica ou intelectual mais adequada para a atividade, algo

que os demais no consigam repetir.

J para velocidade abaixo do normal, o operador pode estar

realizando a tarefa que est sendo cronometrada em velocidade lenta, por inmeros

motivos:

- Operador no capacitado ou devidamente treinado para

realizar a atividade;

20

- Pelo motivo de se sentir inibido quando cronometrado;

- Fadiga.

Sendo que o cronoanlista deve observar e determinar o ritmo de trabalho

do operador conforme figura 5.

Eficincia do operador Porcentagem Excelente 120% Acima de bom 115% Bom 110% Acima da normal 105% Normal 100% Abaixo da normal 95% Regular 90% Abaixo de regular 85% Sofrvel 80% Figura 5: Eficincia do operador em porcentagem.

2.2.1 Frmulas

Para a determinao do tempo padro necessrio a utilizao de clculos

prvios como tempo normal e fator de tolerncia.

Tempo normal o tempo que o operador leva para realizar uma tarefa em

uma eficincia mdia. Para o calculo do tempo normal se utiliza a equao 1 .

tc =tempo cronometrado (tempo verificado no cronmetro);

tn =tempo normal;

ef=eficincia do operador em porcentagem, ver figura 1.5;]

Equao 1. Fator de tolerncia e uma forma de se considerar a fadiga do operador, as

necessidades fisiolgicas, ambiente de trabalho, o fator de tolerncia sempre parte

de 100% onde acrescidas as demais perda estas perdas so representadas em

tabelas de livros especficos como na figura 6.

21

Tolerncias de trabalho Descrio %

Descrio % A. Tolerncias invariveis: 4. Iluminao deficiente:

1. Tolerncias para necessidades pessoais 5%

a. ligeiramente abaixo do recomendado 0%

2. Tolerncias bsicas para fadiga 4%

b. bem abaixo do recomendado 2%

B. Tolerncias variveis: c. muito inadequada 5% 1. Tolerncia para ficar em p 2% 5. Condies atmosfricas 0%-10%

2. Tolerncia quanto postura

(calor e umidade) variveis

a. ligeiramente desajeitada 0% 6. Ateno cuidadosa

b. desajeitada (recurvada) 2% a. trabalho razoavelmente fino 0%

c. muito desajeitada (deitada, esticada) 7%

b. trabalho fino ou de preciso 2%

3. Uso de fora ou energia muscular

c. trabalho fino ou de grande preciso 5%

(erguer, puxar ou levantar) 7. Nvel de rudo: Peso levantado em quilos a. contnuo 0%

2,5 0% b. intermitente volume alto 2%

5 2% c. intermitente volume muito alto 5%

7,5 2% d. timbre elevado volume alto 5%

10 3% 8. Estresse mental

12,5 4% processo razoavelmente complexo 1%

15 5% b. processo complexo, ateno abrangente 4%

17 7% c. processo muito complexo 8%

20 9% 9. Monotonia: 22,5 11% a. baixa 0% 25 13% b. mdia 1% 27,5 17% c. elevada 4% 30 22% 10. Grau de tdio a. um tanto tedioso 0% b. tedioso 2% c. muito tedioso 5%

Figura 6: Tolerncia de trabalho.

22

Fonte: STEVENSON, 2001, p. 247.

A tolerncia o somatrio das porcentagens como demonstra a

equao 2.

T= Tolerncia

Equao 2. O fator de tolerncia (equao 3) parte da 100%+ somatrio das

tolerncias.

Ft =fator de tolerncia

Equao 3 Exemplo operao que tenha fadiga bsica (acrscimo 4%),trabalho

em p (acrscimo 2%).

T=4+2=6%

FT=100+6=106%

FT=100+T

Aps o levantamento de dados e o calculo do tempo normal e o fator

de tolerncia possvel se obter o tempo padro que obtido pela equao 4.

TPTPTPTP=tempo padro. TPTNXFTTPTNXFTTPTNXFTTPTNXFT Equao 4.

2.2.2 Determinao do nmero de ciclos a serem cronometrados

Para que se tenha um resultado preciso, ou seja, o mais prximo da

realidade somente uma tomada de tempo no necessria, mas sim de vrias, para

se obter uma mdia aritmtica destes tempos. Mas quantas so as medidas

necessrias para se obter um resultado aceitvel? Para determinarmos os nmeros

de ciclos a serem cronometrados segundo Moreira (2004, p.299), so necessrios

trs fatores: a variabilidade dos tempos, a preciso desejada e o nvel de confiana

sobre a medida tomada. Pode-se tomar como regra:

Pela prtica e o bom senso: o analista vai fazendo medidas dos ciclos

conforme eles acontecem, para e para quando sente confiana nos resultados

obtidos.

Pela estatstica, que permite a determinao matemtica do nmero de

23 ciclos a cronometra.

Neste caso necessrio utilizar um clculo estatstico de determinao do

nmero de observaes, dado na Equao 5.

Equao 5

NNNN=numero de ciclos a serem cronometrados; ZZZZ=Coeficiente de distribuio normal para uma probabilidade determinada; RRRR= Amplitude da amostra; ErErErEr=erro relativo da medida; d2d2d2d2=Coeficiente em funo ao numero de cronometragem realizadas

preliminares;

xxxx=Mdia dos valores das observaes.

Tabelas de coeficientes

Coeficiente de distribuio normal Probabilidade 90% 91% 92% 93% 94% 95% 96% 97% 98% 99%

Z 1,65 1,70 1,75 1,81 1,88 1,96 2,05 2,17 2,33 2,58

Coeficiente d2 para nmero de cronometragens iniciais

N 2 3 4 5 6 7 8 9 10

d2 1,1 1,7 2,1 2,3 2,7 2,8 2,8 3 3,1 Figura 7: Tabela de coeficientes.

Fonte: PEINADO & GRAEML, 2007, p. 98

24 3 AUTOMAO INDUSTRIAL

Com o aumento da competio entre as empresas criou-se a necessidade

de busca por processos produtivos mais eficientes, evidenciando-se trabalhos

insalubres ou de alto risco, que podem prejudicar o ser humano, foram

desenvolvidas mquinas que podem auxiliar ou at mesmo substituir o contato direto

do homem com alguns processos produtivos.

Para Gaither e Frazier (2001,Ed p.143), o propsito da automao industrial

mudou:

No passado, automao significava a substituio de esforo humano por

esforo de mquina, mas a tecnologia de produo h muito superou esse antigo

conceito, o uso do termo automao significa atualmente integrar uma ampla

variedade de avanadas descobertas de informao e engenharia de produo para

fins estratgicos.

Com os avanos tecnolgicos principalmente na rea de

microcomputadores, alcanaram as indstrias no s em seus escritrios, mas

principalmente no dito cho de fbrica, com o surgimento das primeiras mquinas

NC numerically controlled machines ou mquinas de controle numrico por volta

dos anos 1950 1980, a quais utilizavam fitas perfuradas para fazer os seu

programas, que evoluram para as mquinas CNC ou comando numrico

computadorizados.Com o passar do tempo e a evoluo na informtica surgiram os

DNC mquinas de controle numrico direto, que so diversas mquinas sob o

controle de um s computador.

Conforme Gaither e Frazier (2001,Ed p.145), na figura 8 a automao se

divide nos seguintes tipos:

25

Tipos de Automao

Tipos de Mquinas Descrio Exemplos Anexos de mquina

Mquinas que substituem o esforo humano por esforo de mquinas e tipicamente executam de algumas e muitas operaes. Despejam cargas de produtos

Anexo para avano de magazine, dispositivos para a centralizao e fixao rpida para tornos,alimentadores em tiras para mquinas de estampar, tremonhas vibratrias com balanas que qumicos e contineres receptores.

Mquinas de controle numrico (NC)

Mquinas com sistemas de controle que lem instrues e as convertem para operaes de mquina.

Tornos, tornos mecnicos verticais, mquinas de fabricao de pneus, mquinas de cura, mquinas de tecelagem.

Robs Manipuladores de uso geral, reprogramveis, de mltiplas funes, que possuem algumas caractersticas semelhantes s humanas.

Mquinas que soldam, pintam, montam, inspecionam a qualidade, pegam, transportam e armazenam.

Inspeo automatizada do controle da qualidade

Mquinas automatizadas que executam parte ou todo o processo de inspeo.

Verificao de circuitos eletrnicos, verificaes de funes ativadas por computador, rob de pesagem, sistema de inspeo flexvel.

Sistemas automticos de identificao (AIS)

Tecnologia usadas em aquisio automtica de dados de produto para entrada num computador.

Sistema de cdigo de barras, contabilidade de estoque, entrada de dados para controle de cho de fabrica, sistemas para ajustar e configuraes de mquinas de programao.

Controle automatizados de processo

Sistemas de computador que recebem dados sobre o processo de produo e enviam ajustes para as configuraes do processo.

Sistemas de controle para laminadores na manufatura de pneus, calandras no processamento de filme plstico, unidades de destilao fracionada (craqueamento) em refinarias de petrleo.

Figura 8: Tipos de automao. Fonte: GAITHER & FRAZIER, 2001, p.145.

26 3.1 ROBTICA

A Metalrgica Netz Ltda como uma empresa que deseja se manter no

mercado sempre est a procura de novas tecnologias. A mesma j utiliza alguns dos

tipos de automao em sua planta e agora tende a utilizar a robtica como recurso

vivel dentro do processo de evoluo tecnolgica.

O rob industrial um exemplo disto, tendo seu funcionamento semelhante

a uma mquina CNC as quais tornam o processo produtivo com uma repetibilidade

superior aos processos convencionais. Lembrando que a implantao da robtica

nas empresas tem o poder de incrementar a produtividade e ainda assim melhora a

qualidade de seus produtos ou servios, desde que se faam ajustes para que o

investimento alcance o resultado esperado. Este captulo serve de embasamento

terico para a definio de qual rob o mais adequado para a empresa.

3.1.1 Histrico

Historicamente os robs fascinam o homem. Desenvolver uma mquina a

qual pudesse realizar movimentos semelhantes aos seus, como a inteligncia

artificial muito explorada em filmes, por exemplo O exterminador do futuro e Eu

robo, no qual a mquina teria a capacidade de aprender e ter sentimentos como o

homem. Os robs industriais esto longe disto, pois so previamente programados

para realizar determinada operao.

Os primeiros passos da robtica foram dados por volta do sculo IV a.C na

Grcia onde Aristteles relata sobre instrumentos dedicados ao trabalho no conceito

mestre escravo, a partir de ento se inicia uma longa caminhada.

No final do sculo XVIII a revoluo industrial e a utilizao de modelos

industriais mecanistas de Taylor e Fayol, proporcionaram inmeras mudanas nas

organizaes, levando a utilizao das mquinas na indstria. Inicia se a produo

em larga escala e a utilizao de novas formas de energia.

J no sculo XIX inicia-se o desenvolvimento da mquina, comea a

introduo do motor eltrico na indstria onde algumas mquinas substituam o

trabalho humano. De 1914 1918 a Primeira guerra mundial apesar de trazer

27 avanos tecnolgicos tambm demonstrou o poder destrutivo que a mquina

poderia ter.

Em 1921 o famoso dramaturgo Karel Capek usa pela primeira vez o termo

robot na pea teatral Rossums Universal robots, em 1928 um rob mecnico abre

a exposio em Londres,em 1936, Charles Chaplin satiriza o processo de

mecanizao atravs do filme tempos modernos.Em 1940 so estabelecidas as

quatro leis da robtica pelo escritor Issac Asimov, considerado o pai da robtica,

popularizou o termo rob atravs de seu livro I Robot.As leis criadas so as

seguintes:

Um rob jamais deve causar dano a um ser humano nem, atravs de

omisso, permitir que isto acontea.

Um rob deve sempre obedecer ao ser humano, a menos que isto entre em

conflito com a primeira lei.

Um rob deve proteger-se de danos, a menos que isto entre em conflito

com a primeira ou a segunda lei.

Um rob no pode causar mal a humanidade e nem permitir que ela faa

isto, esta lei foi criada em 1984.

Aps a inveno do transistor em 1948 os robs comearam a ser

controlados por computadores, em 1954 George Devol fez a primeira patente para

um rob industrial controlado por computador. Mais tarde em medos de 1959 Devol

e Joseph F. Engelberger fundaram Unimation, onde desenvolveram o primeiro rob

industrial que era capaz de realizar inmeras tarefas automaticamente, ele se

diferencio dos demais pois podia ser reprogramado e remodelado para fazer outra

tarefa.

Segundo Rosrio 2005 em 1961 foi instalado o primeiro rob da Unimation

na linha de montagem da General Motors.D-se inicio a era da automao

industrial.Em 1968 H.A Ernest inicia ao desenvolvimento de um computador capaz

de controlar um brao mecnico dotado de sensores tteis (MH- ). O mesmo

consegue mover cubos empilhando os.Tomovic e Boni desenvolveram um prottipo

equipados sensores de presso que, aps pegar o objeto transmite para o

computador informaes sobre as dimenses do cubo, ento o computador

mandava um sinal para o motor, que inicia uma ao diferente a do molde. Em 1963

a Amrica Machine & Company (AMF) lana no mercado a rob comercial

Versatran. So desenvolvidos diversos braos para a manipulao. Em 1968

28 McCarthy e outros, no Laboratrio de inteligncia artificial de Stanford, desenvolveu

um computador com mo, olhos, pernas e ouvidos (sensores como microfones,

cmera de vdeo e manipuladores).O mesmo demonstrava capacidade de

identificar, reconhecer e manipular blocos sobre uma mesa, perante a mensagens

de voz decodificada.

Em 1969 o homem pisa na lua pela primeira vez, nesta poca j se utiliza

manipuladores para recolher amostra e realizar atividades em comando as atravs

de controle remoto. Em 1970 a robtica comea a realizar pesquisa em sensores

para facilitar operaes manuais, j em 1971 Kahn e Roth analisam a dinmica e o

controle de braos flexveis usando controladores do tipo baque-bangue (near

minimun time) , 1974 a Cincinati Milacron, introduz o primeiro rob industrial

controlado por computador, denominado T3 (The Tomorrow Tool, o a ferramenta

do futuro ) que movimenta a objetos de uma linha de montagem. Inoue, no

laboratrio de inteligncia artificial aprofunda estudos sobre sensores de peso

fora, enquento em Nevis, no Draper laboratory, investiga diferentes tcnicas de

sensoriamento.1975 Will e Grossman desenvolvem na IBM um manipulador,

controlado por computador com sensores tteis e de peso, para montagem de 20

partes de uma maquina de escrever. Em 1980 a General Motors, em Detroit, nos

Estados Unidos, introduz um rob industrial com inteligncia eletrnica, capaz de

reconhecer diferentes componentes numa tela transportadora e de escolher aquele

que necessita.

3.1.2 Robs industriais

Os robs industriais de uma forma geral passam pelo seguimento da

mecatrnica onde o trabalham com a mecnica e a eletrnica simultaneamente,

processamento de dados e informaes ocasionando uma ao, um rob um

manipulador automtico programvel, o qual pode ter vrios graus de liberdade,

podendo manipular dispositivos que auxiliam o desenvolvimento de determinadas

atividades.

Atualmente no mercado h vrios tipos de robs, os quais tm movimentos

retilneos ou radiais ou uma combinao dos mesmos, o rob pode ser considerado

uma automao programvel por serem adaptveis, podendo se fazer uma grande

29 variedade de processos somente se alternando o programa ou at mesmo um

pequeno perifrico, exemplo disto so robs que posicionam peas fazem a troca

do seu perifrico, no caso uma garra por uma tocha de solda e aps esta troca solda

as peas que ele mesmo posicionou na operao anterior . Como para Gaither et al.

(2001, p,144): Um rob industrial um manipulador reprogramavel, multifuncional,

para movimentar materiais,peas, ferramentas ou dispositivos especializados por

meio de movimentos programados variveis para o desempenho de uma variedade

de tarefas. Usategui et al. (1997,p.23) e Rosrio (2005, p,154) tambm o define da

mesma forma.

3.1.3 Tipos de robs

Podemos encontrar tipos distintos de robs, os eltricos, pneumticos,

hidrulicos, sendo que cada um tem sua vantagem, os hidrulicos so ideais para

operaes pesadas ou onde e necessrio suavidade e preciso, como o caso da

pintura que alm de serem timos para locais onde no podem haver fascas pelo

risco de exploso, so os que tem custo mais elevados de implantao ,j os

pneumticos so baratos em relao aos demais e ideais onde so necessrios

movimentos simples como posicionamento de dispositivos, porem tem suas

limitaes tem um numero pequeno de posies so os que tem menor mobilidade.

J os eltricos so os mais precisos e com maior versatilidade, podem ser utilizados

em tarefas como posicionadores, soldadores entre outros, podem ter maior grau de

liberdade que os demais, porm tem preo mais elevado comparado com os

pneumticos. Comparao entre acionamentos conforme figura 9.

30

Comparativo entre forma de acionamento Caracterstica Pneumtico Eltrico Hidrulico

Preciso Ruim, exceto a posies fixas

Bom Bom

Ambiente Poluio sonora por fuga de ar, e

compressores Risco de fascas

Risco de vazamento de

leos

Controle Difcil devido

compressibilidade do ar

Fcil Mais fcil hoje,

com a existncia de eletro-vlvula

Custo de implantao

Baixo Mdio Alto

Figura 1: Comparao entre formas de acionamento. Fonte: Adaptao (SANTOS, 2001, p.2)

3.1.4 Tipos de juntas

Para que os braos rob sejam capazes de se movimentar em varias

direes, o mesmo deve ter juntas, articulaes mecnicas ou eixos, os quais

permitem que o manipulador tenha movimentos rotacionais ou lineares ou at

mesmo simultaneamente rotacional e linear.

Os manipuladores podem ter juntas da seguinte forma:

- Juntas deslizantes, tambm conhecidas como prismticas

so juntas que tem movimento linearmente, geralmente uma

pea desliza sobre a outra.

- Juntas rotativas uma espcie de dobradia onde

realizado um movimento rotacional em relao a um eixo

que une duas partes.

- Juntas tipo bola - e - encaixe, e uma juno que combina o

movimento de trs eixos rotacional, so pouco utilizadas em

robs pela dificuldade de acionamento.As juntas citadas

anteriormente esto representadas na figura 10.

31

Rotacional Prismtica Esfrica Figura 10: Tipos de juntas.

Fonte: SANTOS, 2001, p. 14

- A junta cilndrica a combinao de uma junta rotacional e

uma prismtica;

- A junta planar composto por duas juntas prismticas,

realiza movimentos em duas direes;

- A junta parafuso ou tambm conhecidas como fusos

constituda de um parafuso que contm uma porca ao qual

executa um movimento semelhante ao da junta prismtica,

porm, com movimento no eixo central (movimento do

parafuso).

Rotativa (1GL) Cilndrica (2 GL) Prismtica (1 GL)

Esfrica (3 GL) Fuso (1 GL) Plana (2 GL)

Figura 11: Tipos de juntas empregados em robs.

Fonte: CARRARA, 2008, p.16.

GL= grau de liberdade

32 3.1.5 Grau de liberdade

O grau de liberdade do rob est diretamente relacionado com o numero de

junes e o grau de liberdade que as mesmas tm. O grau de liberdade de um rob

o somatrio da liberdade de suas junes. O grau de liberdade define o movimento

que o rob faz em um espao bidimensional ou tridimensional.

Para mudar esta pea e

rod-la so necessrios 4 graus de

liberdade apenas, porem o

manipulador ilustrado poder no ter

a possibilidade de o fazer para certas

orientaes.

Para colocarmos esta pea

no encaixe (que pode ter uma

orientao arbitrria) so necessrio 6

graus de liberdade: 3 para as posies

xyz e 3 para as 3 orientaes do

encaixe. (o manipulador ilustrado no

o permite).

Fonte: SANTOS, 2001, p.14.

Os robs industriais podem ser comparados a um membro do corpo humano,

o brao tem que do ombro ao pulso tem sete graus de liberdade, abaixo as figuras

13 e 14 representam uma comparao de um brao humano ao rob.

Figura 12: Exemplo de graus de liberdade necessrios para certas tarefas.

33

Figura 13: Conceito bsico de um rob. Fonte: ROSRIO, 2005, p.148

Figura 14: Graus de liberdade do brao humano.

Fonte: SANTOS, 2001, p.15

3.1.6 Elemento de trabalho

Para auxiliar nas atividades a serem realizados pelo rob, os elementos

terminais tambm conhecidos como punho ou munheca, so os elementos que

esto dispostos nas partes mais extremas do rob, so eles, pulverizadores de tinta,

garras, pistola de solda entre outros. Estes rgos terminais so responsveis pela

manipulao de diversos tipos de material, dependo da aplicao, alguns tem a

necessidade de utilizar sensores de presso, fora, coliso entre outros, para

garantir sua funo.Segundo Rosrio (2005, p.162) o rob fica habilitado a executar

os seguintes movimento:

Roll (R) ou rolamento: movimento de rotao no sentido horrio

e anti-horrio;

Pitch (P) ou arfagem:movimento para cima e para baixo;

34

Yaw (Y) ou guinada:movimento para a esquerda e para direita.

A forma mais utilizada para representar a orientao fazer o uso

de trs ngulos de giro ao redor de trs eixos de um eixo cartesiano. Tomando como

referncia os movimentos de um barco ou um avio como representado na figura 15.

Figura 15: Definies dos angulos de orientao RPY.

Fonte: ROSRIO, 2005, p.162

H uma grande variedade de garras no mercado sendo que cada

tipo tem sua aplicao, como por exemplo:

a)Garras:

- Garra de dois dedos;

- Garra para objetos cilndricos;

- Garra articulada;

- Com sensores entre outras.

b)Ferramentas especiais:

- Solda por arco;

- Solda ponto;

- Corte laser;

- Pistolas pulverizadoras para pintura;

- Dispositivos de furao etc.

35

As garras podem ser comparadas as mos humanas porem no so

dotados de tantos graus de liberdade, segundo Rosrio (2005, p.170) ,estas garras

podem ser classificadas em garras de dois dedos, garras de trs dedos, garras para

objetos cilndricos, garras para objetos frgeis, garras articuladas, garra a vcuo e

eletromagnticas e adaptadores automatizado de garras, estes modelos podem ser

vistos na figura 16.

Figura 16: Tipo de garras. Fonte :ROSRIO, 2005, p. 171, 172, 173.

3.1.7 Classificao dos robs industriais

Os robos industriais podem ser classificados de divesas maneiras pelos tipo

de controle, tipo de acionamento , nmero de juntas sendo que geralmente pelas

trs juntas mais prximas da base do rob.Tambm podem ser classificados pelos

seus graus de liberdade, espao de trabalho.

36 3.1.7.1 Geometria do rob

Um brao mecnico ou rob formado pela base, brao e punho. O rob

pode estar ligado a uma base no cho ou a parede ou teto, a aplicao que este

rob podem estar fixos a carros pontes rolantes. Geometricamente falando podemos

classificar robs da seguinte forma:

3.1.7.1.1 Rob cartesiano

Este rob possui uma configurao mais simples, tendo trs juntas

deslizantes na configurao PPP (prismtico- prismtico- prismtico), o rob se

movimenta em linha reta, em deslocamento horizontal e vertical, este rob apresenta

uma grande rigidez e exatido no posicionamento, porm tem uma pequena rea de

trabalho, operando dentro de uma rea cbica como na figura 17, o rob cartesiano

representado na figura 18.

Figura 17 Eixo de um rob cartesiano (PPP).

Fonte: ROSRIO, 2005,p.157.

Descrio de movimentos Projeo no plano Representao no espao

Figura 18 rea de trabalho do rob cartesiano. Fonte: ROSRIO, 2005, p.161.

37 3.1.7.1.2 Rob cilndrico

Este rob possui uma rea de atuao maior do que a de um rob

cartesiano, ele composto por uma articulao que se une a base de rotao e as

demais so prismticas na configurao RPP (rotativo-prismtico-prismtico). Ele

combina movimentos lineares com movimentos rotacionais, possuem uma rigidez

menor do que os robs prismticos, seu controle mais complexo, pois a

combinao do movimento de rotao com lineares. O rob esta representado na

figura 19 e sua rea de trabalho na figura 20.

Figura 19: Eixo de um rob cilndrico (RPP).

Fonte : ROSRIO, 2005, p.158.


Figura 20: rea de trabalho do rob cartesiano. Fonte: ROSRIO, 2005, p.161.

38 3.1.7.1.3 Rob esfrico ou polar

Este rob tem uma configurao com duas articulaes giratrias e uma

terceira prismtica com estrutura RRP (rotativo-rotativo-prismtico) como na figura

21, sua rea de trabalho maior do que os robs cilndrico, porm tem menor rigidez

e uma comando mais complexo ainda, devido o movimento de rotao.

A primeira junta move o brao ao redor de um eixo vertical, enquanto que a

segunda junta gira o conjunto ao redor de um eixo horizontal. O volume de trabalho

e um setor esfrico,como demonstrado na figura 22.

Figura 21: Eixo de um rob esfrico (RRP).

Fonte: ROSRIO, 2005, p.159.



39 3.1.7.1.4 Rob SCARA

Este tipo de rob possui duas juntas rotativas e uma deslizante com

estrutura RRP (rotativo-rotativo-prismtico), sendo que segundo Usategui et al.

(1997, p.2005, p.31), ele no realiza um posicionamento no espao e sim plano.Sua

rea de trabalho menor que os robs esfricos, porm mais rgidos para cargas

verticais e com baixa rigidez para cargas horizontais .O rob scara utilizado em

operaes de montagem, a figura 23 representa o rob e na figura 24. esta

demonstrando sua rea de trabalho.

Figura 23: Eixo de um rob SCARA (RRP).



Figura 24: rea de trabalho do rob cartesiano.


40

3.1.7.1.5 Rob articulado ou revoluto

Este tipo de rob possui trs juntas de revoluo como mostra a figura 25

especificado como RRR (rotativo- rotativo- rotativo), o rob que possui maior rea

de atuao comparado com os outros robs como demonstra a figura 26, tambm

a configurao que mais semelhante ao brao humano, (brao, antebrao e pulso).

Porem tambm o que menor rigidez apresenta, pois pelas trs juntas serem de

revoluo e o que apresenta maior variao em seus momentos de carga e no de

inrcia, o seu controle pode ser considerado o mais complicado de todos.

Figura 25: Eixo de um rob SCARA (RRP).




Nas figuras 27 esto representados os robs e suas representaes

volumtricas, demonstrando suas equaes.

41

Manipulador cilndrico (RPP)

Manipulador esfrico (RRP)

Manipulador cartesiano (PPP)

42

Manipulador Scara (RRP)

Manipulador articulado vertical (RRR)

Figura 27: Robs industriais e suas representaes volumtricas e equao.

Fonte: SANTOS, 2001, p.15, 16.

43 3.1.8 Aplicaes para robs

Nos dias atuais, a robtica esta presente em vrios setores, desde os

setores alimentcios aos de bens de consumo.

3.1.8.1 Arranjo bsico de um rob

Alguns autores como Usategui agrupam os robs industriais por processo

como demonstra a figura 28.

Figura 28: Classificao geral das aplicaes industriais dos robs.

Fonte : USATEGUI et al.,1997, p.93.

Aplicaes industriais dos robs

Manipulao

Fabricao

Ajuste

Inspeo e Medio

Cargas e descargas de mquinas

Empilhar e embalar outros

tipos de manipuladores

Fundio de peas a presso Fundio de plsticos Alimentao de prensas Mquinas-ferramenta Tratamentos de alta temperatura Vidro e cermica

Soldagem

Tratamento de Superfcies

Por pontos (ou resistncia) Por arco

Corte a laser Fundio por recobrimento Forjamento rebarbado Forjamento polido Perfurao

Recobrimento Esmaltagem Pintura

Mecnico Eletrnicos

44 3.2 ELEMENTOS PRINCIPAIS DE UMA CLULA ROBOTIZADA

Atualmente as empresas oferecem equipamentos de alta tecnologia em

todos os processos citados na figura 29, e como o foco deste trabalho um rob de

solda,visando tornar o processo de soldagem rpido e produtivo com uma alta

repetibilidade e qualidade, na figura 30 temos a estrutura bsica de uma rob.

Figura 29- Rob industrial.

Fonte: Folder Kuka.

45

Codificao Item Descrio1 Rob2 Controlador3 Painel de controle4 Fonte de solda5 Pacote de mangueiras6 Alimentador de arame7 Pacote de mangueiras8 Tocha9 Dispositivo anticoliso

10 Estao de limpeza11 Calibrador e corte do arame12 Suporte de bobina

Cor azulCor amarela

Para iniciar a robotizao em qualquer aplicao estes itens so indispensveis

Estes itens so especficos para implantao de um rob de solda por arco.

Equipamento obrigatrio para qualquer robotizaoEquipamento especifico para solda arco eltrico

Legenda

Figura 30 - Estrutura bsica de um rob.

necessrio que os equipamentos que sero utilizados com o rob, sejam

compatveis entre si para que o software possa controlar toda a automao. No caso

da solda por arco eltrico a tocha acoplada ao rob e o arame tracionado pelo

alimentador e conduzido por mangueiras at a tocha. De acordo com Franchin

(2005) O processo de solda em arco necessita do uso de robs de alta qualidade

com softwares sofisticados, capazes de realizar as seguintes operaes:

rpido movimento para a rea de contato a ser soldada;

transmisso de sinais para causar a disperso do gs e aplicao de

tenso ao eletrodo;

movimento preciso ao longo do caminho de solda enquanto mantm um

constante vo de ar;

preservar constante a orientao do eletrodo em relao superfcie a

ser soldada;

manter a pistola de solda se movendo a uma velocidade constante;

habilidade para realizar movimentos de "tecelagem", para se atingir uma

boa juno entre os dois corpos de metal e garantir a qualidade da

solda.

Para se encontrar os requisitos acima, o processo de solda em arco

necessita de robs com as seguintes caractersticas:

46

1. Cinco a seis graus de liberdade;

2. Controle de trajetria contnua, para mover-se exatamente ao

longo da trajetria de solda e regulagem de velocidade.

3. Alta repetibilidade.

Se todas as caractersticas forem atendidas possvel obter resultados

vantajosos:

- Reduo do custo de produo;

- Uniformidade no processo de soldagem;

- Trabalho contnuo, sem necessidade de pausas para

descanso;

- Pode estar em local insalubre ou imprprio para o homem;

- Menor consumo de consumveis entre outras;

Vimos que a robotizao tambm tem seus pontos negativos:

- Alto custo de implantao;

- Movimentos limitados comparados aos movimentos que

podem ser realizados pelo homem.

3.3 COMO SELECIONAR O ROB

Quando se tem a inteno de propor uma clula robotizada, devem-se ter

alguns cuidados, principalmente se for uma tecnologia nova a ser implantada, na

empresa deve-se observar:

- Primeiramente fazer uma anlise em que processo pode se

utilizar o rob;

- Preferencialmente entrar em contado com empresas que j

utilizam o processo, para que se tenha um parmetro de

partida;

- Se isto no for possvel, entrar em contato com vrios

fornecedores que vendam rob de preferncia consultar

diversas marcas que esto a venda no mercado, para que

cada uma apresente sua soluo, tendo-se cuidado para que

este processo seja transparente, e seja solicitada

47

configuraes parecidas, pois na tomada de deciso as

comparaes devem ser coerentes.

Segundo Usategui et al. (1997, p.127) deve se seguir uma seqncia para a

sua implantao:

- Requisitos prvios;

- Estudo das aplicaes potenciais;

- Anlise econmica;

- Avaliao das aplicaes;

- Seleo da tarefa ou aplicao;

- Seleo do rob;

- Desenho e preparao da instalao;

- Colocao em funcionamento.

48 4 PROCESSO DE SOLDAGEM MANUAL

Neste capitulo ser feita a anlise do processo atual de soldagem do

conjunto suporte de trao e seu subconjunto. Todas as informaes foram

coletadas no setor de solda pesada, onde foram realizadas medies com

cronometro nas prticas do setor.

O ponto de partida foi realizar a anlise do processo atravs do layout.

4.1 LEVANTAMENTO DE DADOS

Os captulos anteriores serviro como embasamento terico para a coleta de

informaes da clula de solda manual objeto de nosso estudo. Esta clula foi

escolhida por ter um item com grande volume de produo, sendo que a empresa

tem por objetivo, fornecer ao cliente outro item que tem a mesma estrutura soldada

porm, com o processo posterior diferente, hoje, o volume de produo deste item

de aproximadamente mil seiscentos e cinqenta peas ms.

Os dados foram analisados da seguinte forma:

- Verificao do layout atual;

- Levantamento das atividades necessrias para fabricao do

conjunto suporte de trao;

- Desenvolvimento da folha de processo;

- Coleta dos tempos de fabricao do conjunto suporte de

trao;

- Analise dos tempos de fabricao do conjunto suporte de

trao, atravs de grfico de pareto;

- Levantamento das atividades necessrias, mas que no

agregam valor ao produto, como deslocamento, setup, entre

outros;

- Levantamento de solues que podero melhorar o

processo.

49

Neste captulo ser demonstrado o local onde ser analisada, a clula de

soldagem do conjunto de trao, esta clula conta com dois aparelhos de solda mig

com as seguintes caractersticas, alimentao 380 volts como a freqncia de 60 Hz,

ciclo de trabalho a 60% de 400A e a 100% de 310A, utilizam-se arame de solda

1mm e gs inerte co2 96% , esto dispostos no layout como representa a figura 31.

Figura 31 Layout solda Conjunto suporte de trao

Para a realizao da prxima etapa, foi observada, a forma que o processo

de soldagem realizado, primeiramente se verificou a seqncia de soldagem, com

isso foi visto que para a fabricao do conjunto era necessrio pr-montagens que

tambm so soldadas na mesma clula, este conjuntos esto demonstrado na figura

32 a estrutura do conjunto suporte de trao ou seja as peas que so utilizadas

para formar o conjunto final sem a representao de seus subconjuntos .

50

Figura 32 Estrutura do produto

Para dar prosseguimento, o conjunto suporte de trao foi separado como

eles so soldados, em subconjuntos que esto demonstradas a seguir:

- Subconjunto 1 conforme figura 33= P4+P5




Estrutura do produto "Conjunto suporte de trao"

Peso: 20,5 KG Cdigo Descrio Qt.

P1 Brao trao 1 P2 Chapa suporte 1 P3 Chapa reforo 2 P4 Chapa de fixao 2 P5 Chapa lateral 2 P6 Suporte 1 P7 Chapa suporte 1 P8 Brao da barra de trao 1 P9 Argola 1

51

Figura 33: Subconjunto 1


52



53

Para a montagem do conjunto final necessrio que estes

subconjuntos j estejam soldados como representa o fluxo de montagem do

conjunto suporte trao, que est representada no fluxograma de blocos conforme

figura 37, estas montagens no so realizadas ao mesmo tempo, so determinados

lotes de produo pelo PCP atravs de ordens de produo, do conjunto final,

porm, no gerada ordem de produo para cada subconjunto, pois eles esto na

estrutura do produto, e para orientar os operadores, a empresa utiliza no desenho

do conjunto final e na seqncias de operao a seqncia de soldagem.

Figura 37: Fluxograma em blocos conjunto suporte de trao

4.2 FLUXO DE PROCESSO

O conjunto 1 e o conjunto 2 so semelhantes pois utilizam em sua

estrutura os mesmos componentes e so soldados no mesmo dispositivo de

soldagem, porm um o inverso do outro, somente so invertidos um dos

componentes e os tempos verificados foram semelhantes por isto esto

representados em um nico fluxograma de processo conforme figura 38.Nesta figura

esta representado dados referentes aos subconjuntos 1 ou 2 como, peso tolerncias

no processo tempo cronometrado, tempo normal e tempo padro. Os clculo

realizados esto conforme aos captulos 1 e 2 que foram utilizados como

Incio

Soldar conjunto

1

Soldar conjunto

2

Soldar conjunto

3

Soldar conjunto

4

Soldar conjunto Suporte de trao

Fim

Incio Incio Incio

54 embasamento terico, sendo que o nmero de cronometragens foi aplicada a

metodologia prtica, a qual o cronoanlista realiza o nmero de cronometragens

que achar necessrio, at que a medida seja confivel, utilizando o bom senso.

Tolerncia invarivel Peso TotalNecessidades bsicas 5,1 kg

5% 2% 9%

EF 100%

Seq. Operao Descrio Distncia

(m)Mdia (s) TC TN TP

1

Transportar dispositivo at a mesa de solda

1 3,00 0,05 0,05 0,05

2

Transportar peas p 04 e p 05 at a mesa de solda

2 6,50 0,11 0,11 0,12

3 Montar peas p 01 e p 05

no dispositivo0 23,95 0,40 0,40 0,44

4 Soldar sub conjunto 0 38,80 0,65 0,65 0,70

5 Tirar pea do dispositivo e

acomoda a mesma0 13,63 0,23 0,23 0,25

6

Transportar as peas at a prateleira e organizar

2 8,00 0,13 0,13 0,15

7 D Tempo de espera 0 0,00 0,00 0,00 0,00Total 1,56 1,56 1,71

Fluxo de processo valido para o subconjunto 1 ou subconjunto 2

Posio de trabalhoEm p

2%

FT100%+Soma de T

109%

Tempos em minutos

Dados DescrioTolerncia

Figura 38- Fluxo de processo do subconjunto 1 e 2.

Como podemos analisar tanto o conjunto 1 e o conjunto 2 com o

operador trabalhando normalmente, foram utilizadas as tolerncia da figura 1.5, com

eficincia normal, informao est retirada da figura 5 ou seja com eficincia de

100% possvel fazer um subconjunto a cada 1,71 minutos ou seja 1 minuto e 43

segundos. Em anexo est representado, a tabela com os tempos verificados. Foi

realizado o mesmo procedimento para realizao do fluxo de processo para o

subconjunto 3 que est representado na figura 39 e para o subconjunto 4


55

Tolerncia invarivel Peso TotalNecessidades bsicas 1,3Kg

5% 0% 7%

EF 100%

Seq. Operao Descrio Distncia

(m)Mdia

(s) TC TN TP

1

Transportar dispositivo at a mesa de solda

1 3,00 0,05 0,05 0,05

2

Transportar peas PC 03 e p 07 at a mesa

de solda2 4,50 0,08 0,08 0,08

3

Montar peas p 03 e p 07 no dispositivo

0 22,13 0,37 0,37 0,40

4

Soldar sub conjunto 0 24,08 0,40 0,40 0,44

5

Tirar pea do dispositivo e acomoda a mesma

0 11,90 0,20 0,20 0,22

6

Transportar as peas at a prateleira e

organizar2 6,00 0,10 0,10 0,11

7 D Tempo de espera 0 0,00 0,00 0,00 0,00Total 1,19 1,19 1,30

Tempos em minutos

Dados Posio de trabalho FTDescrio Em p 100%+Soma de TTolerncia 2% 107%

Fluxo de processo do subconjunto 3

Figura 39: Fluxo de processo de subconjunto 3.

J no subconjunto 3 com o operador trabalhando com eficincia

100% e tolerncias que esto representadas na figura 4.8 , possvel fazer um

subconjunto 3 a cada 1,19 minutos ou seja 1 minuto e 12 segundos.

56

Tolerncia invarivel Peso TotalNecessidades bsicas 5kg

5% 2% 9%EF 100%

Seq.Operao Descrio Distncia

(m)Mdia

(s) TC TN TP

1 Transportar dispositivo

at a mesa de solda1

3,50 0,06 0,06 0,06

2

Transportar peas p 03 e p 06 at a mesa de

solda2

7,00 0,12 0,12 0,13

3 Montar peas p 03 e p

06 no dispositivo 22,63 0,38 0,38 0,414 Soldar sub conjunto 16,20 0,27 0,27 0,29

5 Tirar pea do dispositivo

e acomoda a mesma14,90 0,25 0,25 0,27

6

Transportar as peas at a prateleira e

organizar2

9,00 0,15 0,15 0,167 D Tempo de espera 0,00 0,00 0,00 0,00

Total 1,22 1,22 1,33

Dados Posio de trabalho FTDescrio Em p 100%+Soma de TTolerncia 2% 109%

Fluxo de processo do subconjunto 4

Tempos em minutos

Figura 40: Fluxo de processo de subconjunto 4.

No subconjunto 4 como as mesmas eficincias e tolerncias citadas

anteriormente, possvel produzir um subconjunto 4 a cada 1,33 minutos ou seja 1

minuto e 20 segundos.Estes pr-conjuntos so soldados no segundo turno da

empresa, o qual disponibiliza de 7 horas e 40 minutos ou seja 460 minutos, os

tempos que o operador de solda utiliza para soldar estes subconjuntos, a

distribuio de produo destes subconjuntos est representada na figura 41.

Figura 41: Balanceamento de produo dos subconjuntos

O fluxo de processo do conjunto suporte de trao est

representado na figura 42, os procedimentos realizados foram os mesmos que os

Minutos

460Peas

produzidas por Tempo

1,71 76 129,61,71 76 129,61,30 76 98,91,33 76 101,1

459,2Tempo total utilizado

Subconjunto x Distribuio da produoDescrio

Soldador

Sub conjunto 1Sub conjunto 2Sub conjunto 3Sub conjunto 4

57 utilizados nos fluxos de processo dos subconjuntos.

Tolerncia invarivel Peso Total

Necessidades bsicas 21,5kg5% 9% 16%

EF 100%

Seq.Operao Descrio Distncia

(m)Mdia

(s) TC TN TP

1 Dispositivo fixo 0,00 0,00 0,00 0,00

2

Transportar peas p 01,02,08 e 09 at a

mesa de solda2 12,00 0,20 0,20 0,22

3

Montar sub conjunto 1,2,3 e a pea 2 no

dispositivo77,03 1,28 1,28 1,40

4 Soldar 67,75 1,13 1,13 1,23

5 Montar peas 1 e 8 no

dispositivo13,98 0,23 0,23 0,25

6 Girar dispositivo 45

sentido horrio10,20 0,17 0,17 0,19

7 Soldar 88,45 1,47 1,47 1,61

8 Girar dispositivo30

sentido horrio11,27 0,19 0,19 0,20

9 Soldar 84,90 1,42 1,42 1,54

10 Girar dispositivo120 sentido anti horrio

11,42 0,19 0,19 0,21

11 Soldar 49,66 0,83 0,83 0,90

12 Girar dispositivo 30 sentido anti horrio

8,85 0,15 0,15 0,16

13 Soldar 32,18 0,54 0,54 0,58

14

Tirar pea do dispositivo e acomoda

a mesma45,61 0,76 0,76 0,83

15 Levar at a mesa de

solda1 15,33 0,26 0,26 0,28

16 Soldar parte inferior 266,08 4,43 4,43 4,8317 Calibra 28,65 0,48 0,48 0,52

18 Transportar at a pilha 3 13,18 0,22 0,22 0,24

19 D Tempo de espera 0,00 0,00 0,00 0,00Total 13,94 13,94 15,20

Dados FTPosio de

trabalho

Descrio 100%+Soma de TTolerncia 116%

Fluxo de processo do conjunto suporte de trao

Tempos em minutos

Em p2%

Figura 42: Fluxo de processo do conjunto suporte de trao.

58

Para a soldagem do conjunto final a empresa dispe de dois

soldadores e trabalham 8 horas cada, os quais somados dispem de 960 minutos

para a soldagem do conjunto final, sendo que o trabalho de solda do conjunto final

leva 15,2 minutos ou seja os dois soldadores conseguem produzir durante seu

expediente normal 63 peas do conjunto suporte de trao, porm necessrio uma

produo de 75 peas dia para que no final de 22 dias teis obtendo-se a produo

de 1650 peas, que a demanda do cliente para que esta produo seja possvel,

so realizadas 1hora e 30 minutos de hora extra por soldador aproximadamente 182

minutos, assim conseguindo fabricar as 12 peas a mais por dia.Para representar os

tempos totais necessrio para a soldagem do conjunto suporte de trao mais o

tempo de soldagem dos subconjuntos, esto representados na figura 43.

Tempo total de soldagem do conjunto suporte de trao Descrio Tempo (min) % correspondente

Sub conjunto 1 1,71 8% Sub conjunto 2 1,71 8% Sub conjunto 3 1,30 6% Sub conjunto 4 1,33 6%

Conjunto Suporte de trao 15,20 72% Total 21,24 100%

Figura 43: Tempo total de produo para o conjunto suporte de trao

Conforme a figura 43 para se ter um parmetro de produo

teoricamente a cada 21,24 minutos possvel produzir uma pea totalmente pronta.

Conforme a figura 44 o custo de produo do item, lembrando o custo de produo

por hora foi apresentado pela empresa.

21,24R$ 50,00R$ 0,83

R$ 17,70

Custo de produo para o conjunto suporte de trao

Custo do item

Tempo em minCusto /h

Custo/min

Figura 44: custo de produo por item.

59 4.3 ANLISE DOS PROCESSOS

O prximo passo a ser realizado a anlise crtica no mtodo de

produo atual, a qual ser feita da seguinte maneira: como podemos observar nos

fluxo de processo para a fabricao de um item necessrio varias operaes,

neste processo ser juntado processo equivalentes e fazendo a soma de seus

tempos, ento aps a juno de todos os dados ser demonstrado pelo diagrama de

pareto, assim podemos ter uma visualizao grfica, facilitando a anlise onde ser

verificado quais as operaes que no agregam valor ao conjunto, e o quanto cada

operao representa no tempo total de fabricao.

Analisando o fluxograma de processo do conjunto 1 e 2, foram

juntadas todas as operao iguais como representa a figura 45 e aps isto


DescrioDistancia

(m)Tempo (min)

%

Soldar 0,70 41%Montar no dispositivo 0,44 26%

Transporte 5 0,32 19%Tirar a pea e acomodar 0,25 15%

Totais 1,71 100%5 100%

4 41%3 67%

1,2,6 85%

Anlise do fluxo de processo do conjunto 1 e 2

Seqncia % acumulado

Figura 45: Anlise do fluxo de processo do conjunto 1 e 2.

60

0,70 0,44 0,32 0,25

41,3%

25,5%

18,6%14,5%

66,8%

85,5%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Soldar Montar no

dispositivo

Transporte Tirar a pea e

acomodar

Po

rce

nta

ge

m

Te

mp

o (

min

)

Operaes

Anlise do fluxo de processo do conjunto 1 e 2

Tempo (min)

%

% acumulado

Figura 46: Grfico analise do fluxo de processo do subconjunto 1 ou 2.

Como podemos verificar, o processo de soldagem do subconjunto 1

e 2 s representa 41,3%, as demais atividades que no agregam valor, mas

necessrias esto disposta da seguinte forma: em segundo lugar o processo de

montagem no dispositivo com 25,5% , terceiro colocado o transporte com 18,6% e

o processo de tirar a pea do dispositivo e acomodar a mesma com 14,5%, este

processo que no agregam valor soma 58,6% do tempo ou seja neste subconjunto

que leva 1,71 minutos para ficar pronto 1,01 minutos so s de operaes que no

agregam valor.

O subconjunto 3 est representado na figura 47 esta representado

graficamente na figura 48, o processo de anlise o mesmo realizado

anteriormente.

61

DescrioDistancia

(m)Tempo (min)

%



Totais 1,30 100%

1,2,6 83%5 100%

Anlise do fluxo de processo do conjunto 3

Seqncia % acumulado

4 34%3 65%

Figura 47: Anlise do fluxo de processo do conjunto 3.

Figura 48: Anlise do fluxo de processo do subconjunto3.

No subconjunto 3 foi verificado que o tempo de soldagem

corresponde somente 33,6% do tempo total de produo, em segundo lugar, fica a

operao montar no dispositivo com 30,9% e, em terceiro lugar, o transporte com

18,9% e a operao de tira a pea do dispositivo leva 16,6% do tempo ou seja os

processo produtivos que no agregam valor e de 66,4% somando um tempo total de

0,87 minutos, lembrando que o tempo total de 1,31 minutos. A anlise realizada no

subconjunto 4 est representado na figura 49 e graficamente representado na figura

50.

0,44 0,40 0,25 0,22

33,6%30,9%

18,9% 16,6%

33,6%

64,5%

83,4%

99,9%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

Soldar Montar no

dispositivo


acomodar

Po

rce

nta

ge

m

Te

mp

o (

min

)

Operaes


Tempo (min)

%

% acumulado

62

DescrioDistancia

(m)Tempo (min)

%

Montar no dispositivo 0,41 31%Transporte 5 0,35 27%

Soldar 0,29 22%Tirar a pea e acomodar 0,27 20%

1,33 100%

3 31%1,2,6 58%

4 80%


Seqncia % acumulado

5 100%Totais



O subconjunto 4, neste caso as atividades que no agregam valor

somados so de 77,8% do total do tempo ou seja de 1,31 minutos 1,03 so destas

atividades, em primeiro lugar est a tarefa de montar no dispositivo com 30,9% do

tempo, em segundo, o transporte toma 26,6% do tempo, em quarto lugar tirar a

pea do dispositivo com 20,3% em terceiro lugar a nica atividade que agrega valor

que a operao de soldar com 22,1%, ou seja 0,29minutos.

Como uma prvia podemos observar que a maior parte do tempo

est ligada diretamente com atividades que no agregam valor, porm so

necessrias. Na figura 51 est representada a anlise do conjunto final e na figura

0,41 0,35 0,29 0,27

26,6% 22,1% 20,3%30,9%

57,5%

79,7%

100,0%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

Montar no dispositivo

Transporte Soldar Tirar a pea e acomodarPorcentagem

Tem

po

(m

in)

Operaes


Tempo (min)%% acumulado

63 52 est representado graficamente.

DescrioDistanci

a (m)Tempo (min)

%


Tirar a pea e acomodar 0,83 5%

Girar 0,76 5%Transporte 6 0,74 5%

calibrar 0,52 3%15,20 100,00%

Seqncia % acumulado

4,7,9,11,13,16 70%3,5 81%

Anlise do fluxo de processo do conjunto suporte de trao

17 100%Totais

14 87%6,8,10,12, 92%

2,15,18 97%

Figura 51: Anlise do fluxo de processo do conjunto suporte de trao.

Figura 52: Anlise do fluxo de processo do conjunto suporte de trao.

Podemos observar que no conjunto suporte de trao conseguimos

chegar prximo ao ideal, pois 70,4 % do tempo usado para atividade de soldar que

uma atividade que agrega valor ao item, as atividades que no agregam soma

29,6% do tempo total onde representa 3,76 minutos do tempo total para a produo

do conjunto suporte de trao, que de 15,2 minutos, para realizar o processo como

10,70

1,65

0,83 0,76

0,74

0,52

70,4%

10,9%5,5% 5,0% 4,8%

3,4%

81,3%86,7%

91,7%96,6%

100,0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

2

4

6

8

10

12

Soldar Montar no

dispositivo

Tirar a pea

e acomodar

Girar Transporte calibrar

Porcentagem

Tempo (min)

Operao

Anlise fluxo de processo do conjunto suporte de trao

Tempo (min)

%

% acumulado

64 um todo forma juntados todos os tempos inclusive os tempos dos subconjuntos. Na

figura 53 e graficamente na figura 54.

DescrioDistanci

a (m)Tempo (min)

%



Girar 0,76 4%calibrar 0,52 2%

21,36 100,00%Totais

Operaoes realizadas em

todos os conjuntos

61%76%86%94%98%

100%

Anlise do fluxo de processo completo

Seqncia % acumulado

Figura 53: Anlise do fluxo de processo completo.

Figura 54: Anlise do fluxo de processo completo.

Na anlise completa do processo produtivo verificamos que as

atividades que agregam valor correspondem a 60,7% do tempo total, ou seja, 13

minutos tempo gasto no processo de soldar, o restante somado corresponde 39,3%

ou 8,4 minutos, a operao de montar no dispositivo que corresponde 3,3 minutos,

seguido pela operao de transporte com 2 minutos, a operao de tirar a pea e

13,0

3,3

2,0

1,8

0,8 0,5

60,7%

15,6%

9,2% 8,5%

3,6% 2,4%

76,3%

85,5%

94,0%97,6% 100,0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

2

4

6

8

10

12

14

Soldar Montar no dispositivo


acomodar

Girar calibrar

Porcentagem

Tempo (min)

Operao

Anlise fluxo de processo do conjunto suporte de trao

Tempo (min)%% acumulado

65 acomodar corresponde 1,8 minutos, e a operao de girar leva 0,8 minutos e a

operao de calibrar 0,5 minutos. Como podemos observar todas as operaes

podem ser otimizadas, foi decidido pela juno de todos os processos em uma

anlise final, pois a proposta de um novo processo de soldagem pode ser realizada

em um nico dispositivo de solda sem a necessidade de subconjuntos.

Figura 2: Foto clula de soldagem manual.

Fonte: Metalrgica Netz.

66 5 PROPOSTA DE UM NOVO PROCESSO PRODUTIVO

Com base nos captulos anteriores ser desenvolvido um novo

processo produtivo, como definido anteriormente, o objetivo deste trabalho propor

uma clula de solda robotizada. Como objetivo principal esta clula de soldagem mig

deve soldar o conjunto suporte de trao. O procedimento ser realizado da

seguinte forma:

- Seleo do rob;

- Verificao da necessidade e seleo de um dispositivo de

posicionamento;

- Novo layout do processo produtivo.

5.1 SELEO DO ROB

Neste processo ser feita a comparao entre os robs

selecionados, ser tomado como base o capitulo 4.3. Para dar incio a este processo

foram contatados fornecedores de robs e dispositivos para a clula de solda

robotizada, como os captulos anteriores sugerem que se apresente aos

fornecedores, o processo que a empresa quer robotizar, foram apresentado as

seguintes informaes iniciais:

- Volume mensal;

- Tempo de soldagem atual

- Horas trabalhadas

- Arame utilizado

- Gs inerte gs de proteo

- Desenhos do item;

Estas informaes serviro para dar inicio ao processo de seleo,

como a empresa tem por objetivo utilizar esta clula robotizada em outros itens alem

do inicialmente verificada. Na figura 56 esta representada a comparao entre robs.

Figura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre RobsFigura 56: Comparao entre Robs

6868

69

Aps comparao entre robs, a kawasaki obteve maior pontuao,

porm importante ressaltar que todos os fornecedores foram envolvidos em todo o

processo, pois as informaes fornecidas e asolicitao a todos foram as mesmas,

visto que a empresa no tem experincias na rea de robotizao. Para melhor

visualizar a figura 57 representa a soluo oferecida.

Figura 57: Vista isomtrica da clula de solda robotizada. Fonte:Tiesse robot.

70 6 COMPARAO DO PROCESSO DE SOLDAGEM MANUAL COM PROCESSO

ROBOTIZADO

Para ter maior ganho no processo de soldagem robotizado a

empresa optou por um sistema de setup rpido com posicionador, a clula dotada

de 2 estaes, que permite ao operador realizar carga e descarga em uma estao

enquanto o rob realiza a soldagem na outra estao. O processo de soldagem do

conjunto suporte de trao ser realizado sem a necessidade de pr-montagens, e

pela clula de soldagem ter objetivo soldar outros conjuntos, ser desenvolvido

carros kits onde estaro acondicionadas as pea necessrias para a montagem do

conjunto suporte de trao e o estoque ser mantido intermediariamente. O

posicionador dotado de encoders absolutos para que no perca as referencias,

pois os dispositivos tero sistema de encaixe onde s permite a montagem em uma

nica posio, para que reduza setup inicial caso seja soldado outros itens nesta

clula. Assim possibilitando padronizao nos encaixes de todos os gabaritos, onde

no ser necessrio fazer novos programas a cada troca. A figura 58 representa o

processo de soldagem robotizada, onde constam as informaes fornecidas pelo

fornecedor, coerente ressaltar que os tempos informados estaro no contrato de

compra onde o fornecedor garante que a pea estudada levara para ser produzida.

Soldagem com rob

N Operao Descrio Dimenso Qt Total Velocidade (mm/min)

Tempo (s)

Tempo (min)

1 solda 5x70 70 4 280 600 28 0,47 2 solda 5x70 70 4 280 600 28 0,47 3 solda 5x70 70 4 280 600 28 0,47 4 solda 5x120 120 2 240 600 24 0,40 5 solda 5x200 200 4 800 600 80 1,33 6 solda 5x120 120 2 240 600 24 0,40 7 soda 5x350 350 2 700 600 70 1,17 8 solda 5x60 60 4 240 600 24 0,40 9 solda 5x50 50 4 200 600 20 0,33

10 Deslocamento

+ limpeza - 1000 900 66,67 1,11

11 Giro do

dispositivo 6 0,10

Total (100%) 398,667 6,64

Total (85%) 469,02 7,82 Figura 58: Anlise do processo de soldagem robotizada.

71

Como podemos perceber, o rob tem grandes ganhos de tempo no

quando est com arco aberto, mas sim o tempo de um cordo ao outro, o fabricante

afirma que a reduo do tempo de arco aberto fica em torno de 10%, porm o tempo

de deslocamento at a prxima operao fica em torno de 50% do tempo que a

soldagem manual, ou seja, quanto maior o nmero de cordes maior ser o ganho.

Podemos perceber que ouve uma reduo de 63% do tempo gasto para soldar o

conjunto suporte de trao. A figura 59 apresenta o comparativo entre os processos

de soldagem, sendo que no processo manual possvel soldar 1 pea em 21,6

minutos e no processo robotizado em em 23,45 minutos estima-se a possibilidade de

soldar 3 conjuntos completos.

Se a empresa utilizar a clula de solda robotizada, durante 2 turnos

um de 8 horas e outro de 7 horas e 40 minutos ou seja 940 minutos possvel

soldar 120 conjuntos por dia, ao final de 14 dias a produo de 1650 peas

demanda necessrias para o atendimento ao cliente, ou seja estaria disponvel em

torno de 125 horas por ms para soldar outros itens.

Como a clula de solda ro

ESTUDO DA VIABILIDADE DE UMA CÉLULA DE SOLDA MIG ROBOTIZADA

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