Design para Automação

Design para Automação

• O design para manufatura (DFM) visa tornar as peças fáceis e econômicas de fabricar.
• O design para montagem (DFA) concentra-se em tornar o produto final fácil e rápido de montar.
• O objetivo geral é reduzir custos, simplificar processos e melhorar a qualidade.

Agenda

• Considerações
• Manuseio de peças
• Alimentação de peças
• Automação
• Planejamento
• Exemplos de alimentadores

Considerações em um sistema automático

• Em um sistema automático, as peças serão manipuladas, transportadas, capturadas e montadas.
• O resultado de um projeto robótico geralmente é um processo semiautomático e altamente eficiente que pode nem incluir robôs.

Manuseio de peças

• As características mecânicas da peça são usadas.
• Robôs já possuem sistemas de visão complexos, mas são caros e difíceis de implementar.
• Um sistema deve funcionar preferencialmente "às cegas".

Simetria das peças

• A simetria das peças pode ser benéfica para a automação.
• A simetria das partes pode impedir a automação.

Dispensa de peças

• Quando as peças são dispensadas no monte, às vezes são difíceis de separar.

Alimentação de peças

• A força de impulso é transmitida de peça para peça, ao longo de um caminho.

Inserção de componentes e Fixadores

• Mesmo com a orientação correta, tolerâncias apertadas aumentam o problema.

Estabilização do processo

• A automação só faz sentido quando há um produto estável, um processo estável, pesquisa de mercado e grandes volumes de produção.
• A automação deve exigir apenas investimento de capital.

Produção dura

• Produção nas décadas de 40-50 envolviam equipamentos dedicados e feitos sob medida para facilitar a produção específica de produtos para grandes volumes de produção.
• Era extremamente caro quando as especificações/design do produto mudavam.
• Não era flexível ou adaptável a alterações no processo ou no produto.
• Uma certa quantidade de estabilidade do produto ou do mercado era um pré-requisito.

Automação flexível

• Considerada "soft", tem equipamentos e softwares específicos (flexíveis).
• Equipamentos reprogramáveis com computador permitem que grandes volumes de produção não sejam necessários, pois o sistema pode ser adaptado e reprogramado.
• O programa pode ser salvo e usado posteriormente.

Manuseio e posicionamento automático

• Humanos podem manipular uma peça com facilidade: pegar, orientar, mover, desembaraçar, procurar, escolher, etc.
• Robôs têm muitas dificuldades; embora já utilizem sistemas de visão, que são caros, demorados e complexos de construir, com fiabilidade duvidosa.
• O manuseio e posicionamento automáticos também devem considerar a montagem (os mesmos dispositivos podem realizar tudo).

Alimentação de peças (requisitos)

• As peças produzidas devem ser transportadas, selecionadas, orientadas e posicionadas para manuseio.

Compatibilidade

• É importante considerar a origem das peças e avaliar a concorrência.
• É recomendado perguntar ao fornecedor sobre as opções de embalagem e considerar que o valor pode compensar os custos adicionais de automação.

Manuseio de peças (organização)

• Se as peças forem fornecidas "em montão", é necessário organizá-las por meio de movimento mecânico.
• O movimento pode ser gerado por gravidade, forças centrífugas, pressão do ar, queda ou vibração.

Alimentadores vibratórios

• Alimentadores vibratórios são comuns para peças pequenas, nos quais o movimento das peças é gerado por vibração da máquina.
• As peças são forçadas a percorrer um caminho espiral ascendente dentro da bacia principal, com certos obstáculos ao longo do caminho que as guiam da maneira pretendida.
• A direção do movimento de vibração é inclinada para fornecer duas componentes: uma paralela à direção de deslocamento e outra perpendicular ao caminho (verticalmente).
• A frequência de vibração é usada para controlar a taxa de alimentação até um ponto no qual ela diminui.
• As peças que caem voltam a entrar no ciclo de alimentação.

Orientação - Seleção/Rejeição

• Para guiar as peças, algumas irregularidades deliberadas são necessárias ao longo do caminho para reconhecer a geometria.
• Permitir empurrar, despejar, rejeitar as partes.
• Aqueles que não passam com sucesso por essas barreiras físicas caem novamente na bacia principal e começam o curso novamente.

Utilizar Peças Simples e Padrão

• As peças simples e padrão são fáceis de obter, tem melhor preço e características conhecidas. É preferível dar preferência a peças padronizadas, como parafusos, porcas e perfis comuns e usar formas simples para facilitar o fabrico (evitar cortes complexos, cavidades profundas, etc.).

Facilidade de posicionamento/orientação das peças

• Criar peças que só encaixem de uma forma e usar guias, chanfragens, encaixes assimétricos para simplificar a montagem e a automatização e reduzir os erros e o tempo de montagem..

Minimizar o Uso de Ferramentas e Fixações

• Reduzir o uso de ferramentas e fixações diminui os custos em capital, reduz o tempo de montagem, evitando fixações como parafusos (sempre que possível)— usar encaixes, clipes ou soldadura. É preferível usar o mesmo tipo de parafuso e uma única ferramenta quando for necessário fixar as peças.

Projetar para Montagem em Série / Automatizada

• Projetar para montagem em série visa aumentar a produção e simplificar as tarefas. É prefirivel garantir que as peças podem ser manipuladas por robôs ou linhas automatizadas e evitar peças flexíveis ou muito pequenas/delicadas

Usar Materiais Adequados ao Processo de Fabrico

• Usar materiais adequados proporciona Menor tempo de fabrico, maior flexibilidade, ferramentas mais baratas, e é preferível selecionar materiais que sejam fáceis de cortar, moldar, soldar ou montar. É prefirivel evitar paredes muito espessas ou muito finas para injeção plástica.

Avaliar o Projeto com Checklists ou Software DFMA

• Ajudar a gerir a produção, diminui custos e aumenta rentabilidade É preferível usar ferramentas próprias de software DFMA, ou listas de verificação. É preferível garantir que uma peça pode ser eliminada, moldada em vez de maquinada e se é fácil de montar.

Componentes e Integração

• Não precisamos de automatizar 100%.
• Os braços robóticos não são necessariamente a melhor solução.
• As tarefas mais críticas são geralmente isoladas e deixadas aos humanos.
• Constante desenvolvimento de novos métodos para sentir, mover, posicionar, guiar, fabricar e montar.

Relação entre componentes

• Componentes: sensores, processadores, atuadores e drivers.
• Sensores para interruptores manuais são acionados por humanos e os sensores para interruptores de limite são acionados mecanicamente, com vários formatos, tamanhos e designs.

Sensores de proximidade e Fotoelétricos

• Sensores de proximidade operam sem contato
• Sensores fotoelétricos são sensíveis à radiação luminosa.

Infravermelho (IV)

• A radiação infravermelha (IV) é usada em sensores sensíveis à radiação fora da faixa visível.

Fibra ótica

• Barato, flexível e extremamente rápido.

LASER

• A luz é concentrada, amplificada e paralela (praticamente) e quase monocromática
• Amplificação de luz por emissão estimulada de radiação

Processadores

• Após o sensor obter as informações, ela deve ser registrada e analisada para novas ações.