Sabe-se que os robôs industriais aumentam a produtividade. Além disso, e especialmente desde a pandemia, tornou-se evidente que podem proteger a saúde dos trabalhadores, reduzindo o número de pessoas no chão de fábrica e minimizando o contacto humano com componentes e conjuntos. Entre os vários tipos de robôs disponíveis, os robôs de eixo único são fáceis de compreender e utilizar. Já estão a automatizar uma vasta gama de processos em fábricas e centros de logística; por vezes operando de forma independente, frequentemente configurados em grupos coordenados por um controlador central. Proporcionam consistentemente maior produtividade, repetibilidade e consistência às operações.
 
Os integradores de sistemas podem desenvolver sistemas baseados em robôs de um, dois ou três eixos para lidar com desafios de manuseamento e montagem. Isto pode incluir a transferência de artigos a granel para tabuleiros ou paletes individuais, a execução de sequências como o fornecimento e o corte, e o posicionamento de gabaritos e ferramentas.
Em alternativa, duas ou mais unidades lineares podem trabalhar em conjunto para executar tarefas que exijam elevada precisão, como corte a laser, pintura ou dispensação. Um robô cartesiano personalizado pode ser construído combinando robôs de eixo único especialmente selecionados para cada eixo (Figura 1). A Yamaha também oferece uma gama de robôs cartesianos padrão disponíveis no mercado.
 

Figura 1. Os robôs de eixo único podem ser configurados como um robô cartesiano personalizado.
 
 
 
Uma unidade linear pode também operar em conjunto com um robô cartesiano, ligado ao mesmo controlador, em situações que exijam mais eixos. Um controlador como o Yamaha RCX340 é frequentemente escolhido para gerir o robô cartesiano. Tem a capacidade de controlar um ou mais robôs de eixo único adicionais, trabalhando como parte do mesmo sistema unificado e coordenado. Isto permite que os integradores configurem robôs para lidar com sequências complexas, com a flexibilidade de expandir o sistema, se necessário.
 
Visite https://global.yamaha-motor.com/business/robot/lineup/application/ para ver robôs de eixo único e cartesianos em ação, a realizar uma variedade de tarefas industriais comuns.
 
Pontos a considerar
: A rigidez é uma das propriedades mais importantes de um robô de eixo único, necessária para garantir um posicionamento preciso e repetível e permitir que o cursor se mova livremente com o mínimo de atrito. O projeto das fixações e suportes associados também pode ser simplificado, poupando espaço e custos. Por outro lado, as dimensões compactas também são desejáveis ​​para minimizar o espaço ocupado pelo robô no chão de fábrica. Utilizando técnicas de design avançadas, é possível reduzir o tamanho e, simultaneamente, aumentar a rigidez em todos os eixos. Os
 
mais recentes robôs de eixo único de alta rigidez da Yamaha, da série Robonity, apresentam uma construção monobloco e um guia linear integrado. Estas melhorias aumentaram a rigidez até 300%, além de reduzirem a largura do carril. O ABAR05 (Figura 2) tem apenas 54 mm de largura, representando uma poupança de 17% em comparação com os modelos alternativos típicos. Não é necessário um guia externo, o que simplifica o projeto, e o aumento da rigidez preserva o desempenho em linha reta do robô sob carga radial. A folga na direção da rotação é inibida e as ferramentas montadas na extremidade atingem uma precisão de ±0° sem rotação. Os robôs estão disponíveis com um curso até 1100 mm.

Figura 2. Robô de eixo único de alta rigidez ABAR05.
 
Melhorias recentes no projeto permitiram também uma redução da altura total. Uma das principais vantagens destes novos robôs mais compactos é o seu centro de gravidade mais baixo, o que melhora o desempenho quando utilizado como eixo x de um robô cartesiano personalizado. O ABAS12 mede 76 mm de altura e 120 mm de largura. Além disso, o projeto mais recente maximiza o curso em relação ao comprimento total. Em conjunto, a redução do comprimento, largura e altura, juntamente com o aumento da rigidez e uma amplitude de movimento comparável aos modelos alternativos, contribuem para uma redução significativa do tamanho do equipamento de instalação.
 
O design do painel de controlo permite uma poupança de espaço ainda maior. O controlador EP-01 para robôs Robonity é 37% mais estreito do que os módulos alternativos, com 40 mm de largura.
 
 
Selecionar o Modelo Certo
Ao selecionar um robô de eixo único, o tipo de motor também deve ser considerado. A série Robonity da Yamaha apresenta robôs com fuso de esferas retificado, concebidos para utilização com um servomotor. A gama inclui unidades completas capazes de atingir velocidades até 2400 mm/s. Os atuadores sem motor, compatíveis com motores padrão da indústria até 400 watts, também estão disponíveis. Os kits de montagem permitem alterações na orientação do motor para satisfazer os requisitos da aplicação.
 
Em alternativa, os robôs com motores de passo, como a série Transervo, podem oferecer uma solução económica com funcionalidade servo para aplicações que exigem cargas úteis mais baixas, onde a velocidade máxima não é uma preocupação. Os modelos mais recentes podem lidar com quase quatro vezes a carga útil dos seus antecessores, e a sua velocidade de excursão de 1200 mm/s é 20% superior.
 
Por outro lado, um robô de eixo único com motor linear pode ser a solução mais económica para aplicações que exigem o transporte de peças leves para longas distâncias a altas velocidades. Existem robôs com um curso máximo superior a quatro metros e uma velocidade máxima de 2500 mm/s, com uma precisão de posicionamento repetível de ±5 µm. A poupança no tempo total do ciclo pode ser significativa, enquanto os motores lineares também são silenciosos e apresentam um desgaste mínimo. A capacidade de carga útil típica é de alguns quilogramas. Os robôs com motores lineares Phaser MF equipados com ímanes de fluxo podem transportar objetos até 160 kg a altas velocidades.
 
Simulação e Configuração:
Quando se avaliam robôs de eixo único para uma aplicação que envolva uma ou mais unidades, devem também ser consideradas ferramentas de suporte para a configuração e resolução de problemas. O simulador online da Yamaha auxilia na seleção da especificação ideal. Os utilizadores podem calcular rapidamente critérios importantes, como o tempo de ciclo projetado e a vida útil do fuso de esferas, após a introdução de alguns parâmetros básicos (Figura 3).

Figura 3. Uma simulação simples pode prever a vida útil do robô.
 
Ao configurar o sistema, o controlador do robô EP-01 trabalha em conjunto com a aplicação EP Manager para PC, auxiliando na análise e configuração. Os utilizadores podem introduzir detalhes abrangentes das condições de operação, incluindo massa transportada, dados de pontos e modo de operação. Isto permite a avaliação do desempenho num ambiente virtual, sem a necessidade de utilizar o hardware real. A simulação fornece resultados completos, incluindo o tempo total de operação, os tempos de operação individuais, a velocidade máxima e a aceleração.
 
Ao configurar e comissionar o sistema robótico na fábrica, o EP Manager fornece informações importantes, como o seguimento em tempo real da velocidade real, o estado da carga do motor e o tempo para alcançar posições específicas. A monitorização contínua é possível para verificar a configuração e permitir análises a longo prazo e auxílio na resolução de problemas.
 
A ferramenta oferece ainda monitorização em tempo real e permite aos utilizadores verificar o histórico de alarmes, facilitando a manutenção. A verificação do histórico de alarmes ajuda a analisar erros, fornecendo informações sobre parâmetros como a posição, velocidade, condições de funcionamento, valor atual, tensão e estado de E/S. A análise destes vários estados pode ajudar a identificar a causa raiz do alarme. Além disso, o rastreio em tempo real permite aos utilizadores analisar o estado até ao momento em que ocorreu um erro, ajudando a identificar causas como a sobrecarga do motor.
 
O controlador EP-01 gera uma saída de impulsos de feedback num canal dedicado, independente da ligação de rede padrão. Isto auxilia na análise e monitorização, fornecendo informações de posição contínuas e atualizadas, independentemente de quaisquer atrasos na comunicação de rede. Ao fornecer uma saída em tempo real da posição atual do robô, o impulso de feedback permite também a compensação da ondulação de velocidade.
 
 Opções especiais
: As características especiais de design da série Robonity de eixo único incluem o acesso a pontos de montagem que permitem que cada unidade seja instalada de forma rápida e fácil a partir da parte superior ou inferior, sem necessidade de remover peças externas.
 
Para aplicações que exijam os tempos de ciclo mais curtos possíveis, os modelos Robonity AGXS podem acelerar/desacelerar até 2g, em comparação com as unidades convencionais que têm normalmente um máximo de 0,5g. O AGXS (Figura 4) é uma série avançada com fusos de esferas retificados para maior precisão e durabilidade.
 
Figura
4. Robonity AGXS10, um robô de eixo único de alta precisão.
 
Os robôs AGXS são concebidos para utilização em áreas limpas, como a preparação de alimentos e a produção de cosméticos ou produtos farmacêuticos. Possuem revestimentos de aço inoxidável à prova de pó e os seus rolos de baixo atrito minimizam o atrito que gera pó e partículas. Está incluída uma porta de extração de pó para a remoção segura de quaisquer materiais estranhos dos mecanismos.
 
Conclusão:
Os robôs de eixo único fornecem uma base eficaz para a integração de robôs em processos automatizados. As suas vantagens incluem a facilidade de seleção, design e utilização. Os principais critérios de seleção incluem elevada rigidez, dimensões compactas e acionamento por servomotor, motor de passo ou motor linear para uma aceleração e velocidade ideais. Ferramentas de simulação e análise eficazes podem ser um diferencial significativo, simplificando consideravelmente a configuração e a manutenção a longo prazo.