A robô cantileveré um tipo de braço robótico que utiliza um design cantilever para fornecer alcance horizontal estendido enquanto mantém um perfil vertical relativamente compacto. Os braços cantilever do robô consistem em uma coluna vertical que suporta um braço horizontal que se projeta para fora. Esta configuração permite que o braço acesse um grande envelope de trabalho enquanto ocupa um espaço mínimo.
Os robôs cantilever são ideais para manuseio de materiais e aplicações de coleta e colocação que exigem um longo alcance. Eles se destacam na carga e descarga de transportadores, paletizadores, máquinas CNC, áreas de expedição e outros processos que necessitam de acesso horizontal em um layout amplo. Algumas aplicações adicionais que se beneficiam dos recursos de um robô cantilever incluem:
Atendimento de máquinas
Com seu alcance estendido, os robôs cantilever podem acessar facilmente diversas máquinas em uma célula de trabalho. Eles podem carregar e descarregar peças, trocar ferramentas, adicionar consumíveis como fixadores ou arame de solda e remover peças acabadas com excelente flexibilidade. A utilização de um braço cantilever permite que todas as máquinas da célula sejam colocadas contra uma parede, minimizando o espaço total da célula.
Escolha e coloque
Os braços robóticos cantilever se prestam bem a tarefas repetitivas de escolha e posicionamento. Seu longo alcance horizontal permite que eles acessem posições de coleta bem espaçadas, como transportadores inferiores ou em grandes mesas de trabalho. As peças podem então ser transferidas e colocadas com precisão para operações posteriores, como inspeção, embalagem ou paletização.
Paletização
Carregar e descarregar paletes muitas vezes requer chegar ao outro lado de um palete. Um robô cantilever pode abranger toda a largura ou comprimento de um palete para uma cobertura completa, permitindo fácil colocação e recuperação de caixas, sacos e outros produtos. Os robôs cantilever ajudam a otimizar o espaço no chão, uma vez que os paletes podem ser posicionados ao longo das laterais do braço sem interferir na amplitude de movimento do robô.
Dispensação
Aplicações como aplicação de selante ao longo de um para-brisa ou aplicação de pontos adesivos em placas de circuito precisam de colocação consistente de cordões ou pontos em um caminho amplo. Os braços cantilever do robô são excelentes nessas tarefas, pois seu alcance estendido permite pulverizar ou pontilhar uma longa distância linear sem a necessidade de reposicionar o robô ou usar eixos adicionais.
Como funcionam os robôs cantilever
Os robôs cantilever fornecem extensão horizontal usando um braço de duas partes conectado por uma coluna vertical. O antebraço estacionário se conecta diretamente à coluna. Isso fornece uma plataforma sólida e rígida para a base do braço se deslocar. O braço se estende para fora, com o pulso e o efetor final conectados ao seu ponto final. Ao coordenar os movimentos medidos da coluna, antebraço e antebraço, o robô posiciona o efetor final com precisão no espaço 3D.
A coluna contém os servomotores, engrenagens e cabeamento interno do robô que alimentam e controlam o movimento do braço. Este design limpo e independente separa a parte de trabalho do robô de seus componentes de acionamento. A coluna é montada no chão enquanto permite que a viga vertical e os braços lidem com todos os movimentos de escolha e posicionamento. Esta coluna montada no piso evita possíveis problemas de estabilidade que os pórticos suspensos podem encontrar, limitando a vibração e a oscilação introduzidas por uma conexão no teto. Ele também concentra todo o peso, forças e momentos fletores com segurança no piso, em vez de exigir suporte estrutural superior especial.
Os robôs cantilever utilizam vários arranjos de motores para manobrar seus braços, normalmente servos elétricos ou acionamentos hidráulicos. Os braços robóticos cantilever elétricos usam servomotores de precisão em cada ponto do eixo – coluna, braço inferior e braço superior. Cada motor gira seu segmento de feixe correspondente através de intrincados circuitos de controle de posição. Braços cantilever elétricos bem projetados oferecem movimentos muito precisos e responsivos, perfeitos para caminhos complexos ou processos que exigem trocas frequentes. Os braços robóticos cantilever acionados hidraulicamente operam usando pressão de fluido hidráulico em vez de motores elétricos. Eles tendem a fornecer movimentos mais lentos, porém mais potentes, para altas capacidades de carga útil. Os braços hidráulicos também oferecem mais flexibilidade onde é necessária resistência à lavagem.
Para acessar sua grande área de trabalho com precisão, os braços robóticos cantilever utilizam montagem avançada, transmissão de energia e mecanismos de controle interno. A base da coluna geralmente é aparafusada diretamente ao chão, proporcionando máxima estabilidade. Engrenagens, rolamentos e correias de aço temperado distribuem as forças pelos braços, evitando folgas. Os codificadores fornecem feedback de posição ao controlador, permitindo monitorar e regular de perto o movimento de cada segmento. Esta combinação de componentes mecânicos robustos com controles eletrônicos avançados permite que movimentos rápidos e repetíveis surjam da coordenação de cada eixo.
Vantagens e desvantagens
Oferecendo amplo alcance horizontal dentro de um espaço minimizado, os robôs cantilever apresentam vantagens exclusivas, juntamente com limitações específicas da aplicação. Os engenheiros avaliam esses prós e contras ao determinar as melhores configurações de braços robóticos para diferentes processos industriais.
Algumas vantagens de utilizar um braço robótico estilo cantilever incluem:
- Alcance horizontal estendido – A característica definidora dos robôs cantilever é seu longo alcance horizontal, abrangendo mais de 6 metros em alguns modelos. Isto permite amplo acesso sem reposicionar a base.
- Pegada compacta – Ao consolidar o espaço vertical necessário em duas colunas principais – uma para o antebraço estacionário e outra guiando o braço superior – os robôs cantilever economizam enormemente em espaço físico em comparação com os portais cartesianos.
- Montagem simples no piso – Exigindo apenas uma única almofada ancorada, os robôs cantilever evitam a complexidade da instalação suspensa.
- Alta Rigidez – Os braços cantilever mantêm excelente rigidez em todas as cargas suportadas. A seção inferior estacionária oferece excepcional resistência à torção, enquanto a seção superior guiada resiste à deflexão.
- Cargas Escaláveis – Vários robôs cantilever suportam cargas que variam de alguns quilogramas para tarefas delicadas a centenas de quilogramas para transporte de materiais pesados. Alcances estendidos reduzem as cargas úteis máximas.
- Econômico – A configuração cantilever minimiza os componentes necessários para obter acesso horizontal longo. Isso os torna mais acessíveis do que muitas soluções tradicionais de pórtico.
Algumas desvantagens a serem consideradas com braços robóticos estilo cantilever incluem:
- Limitações de alcance vertical – Com um braço fixo inferior e um braço deslizante superior, os robôs cantilever oferecem menos alcance do eixo Z do que os robôs articulados com eixo 6-. Eles se destacam em tarefas de transferência de baixa altura, em vez de empilhar ou carregar estruturas mais altas.
- A precisão diminui na extensão total – A deflexão ao longo de um braço estendido torna mais difícil obter precisão precisa em longos alcances. Robôs cantilever eficazes utilizam componentes estruturais otimizados para maximizar a rigidez.
- Riscos de colisão perto da base – Como o seu envelope de trabalho se estende para trás e para os lados da coluna, é necessário tomar precauções contra a obstrução do movimento vertical do braço ou impacto na própria coluna.
Exemplos de robôs cantilever
O mercado atual oferece mais modelos de robôs cantilever do que nunca de fabricantes bem estabelecidos. Em diversas capacidades de carga útil, alcance máximo, estilos de montagem e ambientes, braços cantilever engenhosamente projetados mecanizam uma ampla variedade de produção. Alguns braços robóticos industriais estilo cantilever notáveis e lançados recentemente incluem:
- FANUC CR-15iA – Este modelo elétrico compacto suporta 15 kg com alcance horizontal de mais de 5 metros. Seu tamanho reduzido ocupa um espaço mínimo na linha, mantendo altas velocidades de até 10 m/s.
- ABB IRB 940 – Fornecendo capacidade de 20 kg em alcance de 2,55 metros, este modelo parcialmente fechado concentra-se na compatibilidade de salas limpas com excelente controle de contaminantes.
- Yaskawa HC20XP – Alcançando impressionantes 11 metros de extensão e pesando no máximo 20 kg, este braço acionado hidraulicamente atende às necessidades de manuseio de materiais de longo alcance por meio de potência controlada e suave.
- Omron TM1400 – Um robô mais recente da indústria alimentar de 7 kg, concebido especificamente para suportar lavagens diárias enquanto manuseia suavemente produtos delicados através de servos eletrónicos.
- Epson C12XL – A Epson expandiu a sua oferta cantilever com este braço grande que suporta 300 kg a mais de 7 metros de alcance. Ele traz capacidade de transporte de peças grandes através de um design de elevação robusto.
À medida que os braços robóticos cantilever continuam a evoluir em termos de alcance, flexibilidade e inteligência, eles assumirão funções ampliadas em armazenamento, logística e fabricação automatizada. Componentes já vitais para a transferência de mercadorias e acesso a máquinas, os robôs cantilever demonstrarão ainda mais suas capacidades únicas de longo alcance à medida que a demanda por layouts de produção otimizados continua aumentando.
Resumo
Os robôs industriais cantilever aproveitam as principais vantagens da extensão horizontal e da compactação para otimizar tarefas expansivas de seleção e posicionamento. Embora não possua a amplitude de movimento universal proporcionada pelos designs articulados, o excepcional alcance frontal do braço cantilever, combinado com a excelente estabilidade montada na coluna, adequa-se a aplicações adequadas em fábricas automatizadas e centros de processamento. À medida que a automação flexível se torna um aspecto universal da operação competitiva, os braços cantilever construídos especificamente continuarão a conquistar um nicho importante, maximizando o fluxo de produção em instalações extensas. Seu serviço distal desbloqueia projetos de linha eficientes, cimentando os robôs cantilever como participantes essenciais no ambiente de fabricação moderno e ágil.
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Algumas referências importantes usadas neste artigo incluem:
-Budnick, Frank. "Uma visão futura dos mais novos braços robóticos cantilever" . Revista Assembleia. Maio de 2022. https://www.assemblymag.com
- Folhetos de produtos. Fanuc, ABB, Yaskawa, Omron, Epson. Acessado em novembro de 2023.
- Sullivan, William. "Prós, contras e avanços em robôs estilo cantilever". Revista IEEE de Robótica e Automação. Junho de 2021. https://ieeexplore.ieee.org