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Crown utiliza FASTSUIT Editon 2 para programação offline de células de soldagem robótica

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Soldagem robótica: Mais eficiência para programação e fabricação de equipamentos

A manufatora de empilhadeira, Crown, depende bastante de automação de soldagem robótica para a fabricação/produção de seus equipamentos na unidade de Roding (Alemanha). Os resultados de aumento de produtividade e qualidade das soldagens são impressionantes. Com isso, o aumento de número de sistemas de soldagem automática gerou a necessidade de uma equipe de programação mais experiente.

Problemas podem surgir quando a células robóticas são tiradas de produção para programar novas variantes de peças ou novos componentes. Com o objetivo de eliminar essas ineficiências de perca de tempo de produção, Crown começou a substituir o demorado processo de programação manual por um sistema de geração de caminho de ferramenta gerada em um software de simulação off-line.

Para isso, eles utilizam o software FASTSUIT Edition 2 e a equipe da CENIT!

Crown

 

A Crown é uma das cinco maiores produtoras de empilhadeiras do mundo. Essa empresa de propriedade familiar, com sede nos EUA, possui uma rede global de produção, vendas e serviços com 19 unidades de produção no mundo, e mais de 500 escritórios de vendas em 84 países.

Sendo líder em inovação voltada para clientes, a Crown estabelece regularmente tendências no campo das soluções de fluxo de materiais. O processo de desenvolvimento combina desafios desde o início do trabalho até o design de produção. A Crown tem um método de design centrado em pessoas. Cada empilhadeira é projetada para aumentar produtividade, o conforto do operador e a segurança nas localidades dos clientes, reduzindo o custo total de propriedade da frota. A Crown desenvolveu uma forte reputação em design industrial e recebeu diversos prêmios na área.

Para produzir empilhadeiras, é fundamental desenvolver produtos robustos e duráveis que atinjam as altas demandas dos clientes por qualidade, ergonomia e confiabilidade, além de atender a todos os requerimentos relacionados à segurança.

O alto padrão de qualidade com foco orientado para o cliente, são alcançados pela grande integração vertical da Crown: até 85% dos componentes são produzidos internamente.

Aqueles que visitam a unidade de Roding conseguirão compreender como essa orientação é implementada. Os funcionários da Crown têm muito orgulho de sua excelência em manufatura que é construída em torno de um espírito de equipe unificadora.

A Crown produz empilhadeiras em sua unidade em Roding desde 1986. Ao longo de mais de seus 30 anos, a empresa tem sido repetidamente o ponto de partida de inovações no processo de manufatura. Nesse aspecto, não é surpreendente que Mad Adreasen, Diretor de Manufatura, tenha impulsionado a introdução de robôs de soldagem nessa unidade. Hoje, lá existem diversos sistemas robóticos complexos, com até 13 eixos, em produção.

 


 

As já conhecidas vantagens das soldagens robóticas também foram comprovadas pela Crown: ângulo de inclinação sempre perfeito, velocidade constante e ótima de soldagem, uso de parâmetros de soldagem adequados... e tudo isso com absoluta repetitividade. Graças à automação, todos os pré-requisitos para uma soldagem da mais alta qualidade sempre são atingidos. A unidade de Roding tem alcançado grande aumento em sua produtividade para cada etapa de produção.

A programação e a construção de um jig desempenham papel de grande importância. Toda célula de soldagem é tão boa quanto sua programação, enquanto o suporte garante um posicionamento ótimo e acessível para cada parte, o que é geralmente bastante difícil.

Alguns dos componentes de aço têm linhas de junção de difícil acesso ou com muitas soldas em uma pequena área. Isso dificulta o trabalho manual e a construção de estruturas de suporte. Períodos de inatividade afetam significativamente eficiência.

Jáexistem diversos componentes e variações dos componentes em cada produto. Além disso, novas partes são constantemente adicionadas na produção. Isso significa que os funcionários têm muitas variáveis para lidar e se manter no cronograma. Os tempos de indisponibilidade da máquina prejudicam eficiência.

A equipe estava ciente da possibilidade de programação off-line. Aqui, Florian Braun, gerente de projetos de engenharia de manufatura, encontrou uma oportunidade de otimizar o uso de robôs de soldagem. Ele se encarregou de fazer uma pesquisa de mercado e conseguiu convencer todos os envolvidos internamente que duas empresas deviam participar num processo de benchmarking. Uma dessas empresas era CENIT, com seu software FASTSUITE Edition 2, uma plataforma de simulação 3D que oferece sofisticados pacotes de tecnologias especializadas, uma delas para soldagem.

 


 

 As demandas da Crown com o software eram:

  • Geração de soldagem para linhas de junção baseada em informações de CAD (algoritmos Cad-to-path) com estratégia de aproximação e retração automáticas. Os caminhos de soldagem gerados devem contemplar não apenas o encaminhamento do movimento, mas também incluir os comandos de controles para a tecnologia de soldagem. Desta forma, diversas etapas da programação manual são evitadas e a utilização de parâmetros ótimos é garantida.
  • Os parâmetros de soldagem e posicionamento do bico devem ser facilmente ajustados se necessário.
  • Eixos externos e posicionadores de peças de trabalho devem ser automaticamente posicionados e interpolados.

Para o benchmark, o objetivo era programar um componente usando o software de programação off-line usando uma célula de soldagem compacta da Reis, e executar um download. Principalmente seria julgado quão bem o downloader funcionaria e quão precisamente o robô seguiria o caminho de soldagem.

Antes dos testes havia algum ceticismo se o software FASTSUIT conseguiria coordenar eficientemente e de modo organizado esses movimentos difíceis. Havia preocupações se a programação off-line seria capaz de atingir a qualidade desejada pela Crown e se o software seria difícil ou complexo demais para usar.

 


 

A performance FASTSUIT foi convincente nos testes de campo. Mesmo com a célula não estando calibrada e preparada para programação off-line durante o teste, o caminho de ferramenta já estava bastante próximo da linha de referência. A colaboração próxima dos desenvolvedores do FASTSUIT com os líderes manufatores de robôs, demonstrou seu valor. O software possui uma extensão de controlador para a célula de soldagem da Reis e permite simulação e otimização precisas do sistema no computador. Além disso, a experiência prática dos funcionários da CENIT na programação off-line de grande variedade de sistemas, ajudou a ler o programa de robôs na célula de soldagem e operá-la com segurança.

O FASTSUITE conseguiu demonstrar sua facilidade de uso e gerou a confiança necessária para que a implementação fosse um projeto que valesse a pena. O alto nível de expertise em produção de soldagem que a CENIT deu à Crown, promoveu a certeza de que eles encontraram o parceiro ideal.

O FASTSUIT Edition 2 estabeleceu-se claramente durante o benchmark e recebeu a confirmação de implementação. As primeiras células de soldagem foram integradas ao ambiente de simulação no começo do verão de 2017.

O projeto de implementação tem 3 fases.

Inicialmente, a CENIT configura o software para os requisitos do sistema correspondente (fase 1). Isso é seguido pela criação de um modelo de layout digital da célula (fase 2) que corresponde à instalação física. Para isso, o time do FASTSUIT cria a célula de soldagem com o robô, as ferramentas, os componentes do sistema e todos os recursos relevantes para colisão, utilizando informações 3D de CAD. A peça de referência, ponto central da ferramenta (TCP) e o ponto zero do sistema, são incorporados com a cinemática do robô e seus eixos auxiliares e posicionadores.

O resultado é um modelo de início digital que o programador carrega no FASTSUIT Edition 2 no começo de cada tarefa de OLP, junto com o correspondente equipamento e componente.

No site do cliente, a Fase 3 começa com a calibração do sistema com o modelo digital. A equipe do FASTSUITE verifica os pontos de referência reais e a localização do centro de ferramenta, medindo a ponta no robô e, com base nessas informações, corrige os valores no software. Após aprovação e transferência de um sistema compatível com o OLP, o treinamento do usuário é realizado no local.

A calibração é uma etapa importante em projetos de programação off-line e o avançado conhecimento dos consultores de aplicação da CENIT se mostra valioso.

Houve um alto nível de comprometimento da Crown em toda implementação do projeto, conta Florian Braun. “Sabíamos que tínhamos que nos envolver. Não fazer nada não era uma opção”. Quando ocorria um problema, o time do FASTSUIT estava presente: “Quando precisávamos deles, eles sempre estavam lá e ficavam até resolver”.

Com esse espírito, a Crown conseguiu alcançar um grande ganho de eficiência em soldagem robótica. Ao invés de demorar vários dias, a programação de uma nova parte ou de uma variação da parte passou a demorar apenas algumas horas. Devido ao fato de que a programação é efetuada no ambiente de simulação do FASTSUITE Edition 2 (off-line, portanto em paralelo com a produção), o período de inatividade do sistema foi reduzido significativamente. A interrupção da produção para configurar e programar novos componentes foram minimizados. A qualidade da soldagem das partes de aço é consistentemente alta e de acordo com os padrões da Crown.

Em resumo, o projeto de programação off-line teve impactos positivos na agilização do desenvolvimento e na elaboração de design de ferramentas. É muito mais rápido e fácil determinar o suporte ideal para uma peça porque o sistema de simulação está sempre disponível com toda cinemática e periféricos no modelo 3D. Ao invés de testar modelos físicos repetidamente, os mecanismos virtuais podem ser testados antes quanto a acessibilidade e só depois construídos. Novos componentes podem ser otimizados durante o desenvolvimento para a posterior produção de soldagens.

O sucesso desse projeto deveu-se em grande parte ao fato de a Crown ter envolvido todos membros necessários da equipe desde o começo da implementação. Isso incluiu especialistas de soldagem, programadores de robôs, planejadores de produção, gerente de processo de produção e até o gerente da planta Andreasen.

Todos da equipe da Crown estão por trás da nova solução e usam os recursos da programação off-line. Foram alcançados aumentos significativos na produtividade, na qualidade e na eficiência geral do trabalho. Os esforços e investimentos valeram a pena em todos sentidos, Andreas conta: “o projeto de OLP é claramente bom para nossos resultados, mas também vemos que nossos funcionários estão bastante satisfeitos com os resultados, e isso é muito importante para nós da Crown. ”

Novas ideias já estão surgindo hoje nas instalações de Roding. Com o FASTSUIT, a Crown tem uma solução de software com a qual eles podem crescer, pois ele é aberto e escalável, e pode ser customizado com base em futuras necessidades. Junto com o time FASTSUIT, esse é um primeiro passo ideal para uma empresa com uma forte visão de Indústria 4.0.

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