Veículos guiados automaticamente (AGVs) podem melhorar a produtividade industrial em 50 a 70 por cento, mas exigem espaço adequado para se movimentar em pisos de fábrica com cada vez mais restrições de espaço. Quanto mais funcionalidades os projetistas de AGV puderem inserir em um espaço pequeno, maior será o valor para o usuário final. Escolher a tecnologia de atuação correta é fundamental para esse valor, e os projetistas de AGV estão escolhendo cada vez mais atuadores eletromecânicos inteligentes ao buscar controle de movimento de alto desempenho em um espaço pequeno.
AGVs no chão de fábrica
Nas aplicações de fabricação, os AGVs (Figura 1) substituem grande parte do levantamento e transporte humano envolvido em funções como entrega de peças em bruto à linha de produção e na transferência de mercadorias por toda a oficina, armazém e linha de montagem. A maioria dos AGVs hoje são guiados por laser ou tiras magnéticas, alguns usam cabos e trilhos fixos e cada vez mais estão se comunicando sem fio.
Figura 1. Os AGVs aumentam a eficiência em aplicações de fabricação.
Em uma aplicação de fabricação típica, um operador de máquina sinalizaria a necessidade de peças em um sistema de computador de gerenciamento de logística por meio de um terminal de chamada em sua estação de trabalho. Ao receber a solicitação, o sistema de gerenciamento encaminha a solicitação para o software de gerenciamento do AGV, que despacha o veículo mais próximo da tarefa com base na prioridade e no movimento ideal de coleta e entrega. Depois que o operador conclui o trabalho, eles sinalizam ao sistema de controle para prosseguir para a próxima etapa do processo.
O computador host sempre conhece o estado, posição, velocidade, direção, falha e potência do AGV e o move para frente, para trás, para a esquerda e para a direita. Ao encontrar um obstáculo, o AGV desacelera e para automaticamente para evitar uma colisão. Quando o obstáculo é removido, a operação do AGV é retomada automaticamente.
A necessidade de inteligência
À medida que o uso de AGV aumenta, também aumenta o interesse em integrar o movimento com aplicações de software avançados, incluindo sistemas de planejamento de recursos empresariais, sistemas de armazenamento automático, sistemas de transporte modular e software de gerenciamento de ativos. Esse software orienta a criação de fluxos de trabalho ideais para mover materiais ou funcionalidades de uma parte de uma instalação para outra com o mínimo de envolvimento e esforço humano.
A conectividade é gerenciada por microprocessadores e software integrados em AGVs modernos e, para aproveitar ao máximo o potencial das comunicações digitais, os designers também estão implantando atuadores inteligentes que também possuem inteligência integrada. Isso permite a integração com esquemas de automação AGV e comunicações entre os próprios atuadores. A capacidade de sincronizar atuadores entre si, por exemplo, poderia permitir a criação de uma mesa elevatória para o AGV. (Figura 2)
Fig. 2. Atuadores inteligentes abrem possibilidades de integração de aplicações para AGVs, como esta mesa elevatória, que aproveita a capacidade de sincronizar o movimento de vários atuadores
Comparação de atuadores com base na capacidade e custo de integração digital
Atuadores eletromecânicos são mais adequados para integração inteligente com AGVs destinados a aplicações de chão de fábrica. Conforme ilustrado na Figura 3, os sistemas hidráulicos e engrenagens de came tipo tesoura, acionados por correia e de preço mais baixo têm pouca ou nenhuma capacidade de integração digital. Os parafusos de engrenagem têm mais capacidade de integração digital, mas como também exigem um motor e controlador adicionais, podem custar tanto, se não mais, do que um atuador eletromecânico inteligente. Os atuadores de parafuso oco têm capacidade e tecnologias de integração digital comparáveis, mas seu alto custo é difícil de justificar, exceto para aplicações de armazenamento e distribuição de alto volume e alta velocidade, como embalagem e envio de comércio eletrônico.
Fig. 3. Comparação de opções de atuação com base no custo e capacidade digital.
Os benefícios do tamanho compacto
A otimização do espaço físico traz benefícios financeiros para todas as plantas, quer você esteja comparando o custo da adição de edifícios ou apenas obtendo o máximo retorno do espaço existente. Como os AGVs podem ser configurados de forma rápida e fácil, eles são mais eficientes em termos de espaço do que as esteiras transportadoras, que normalmente são imóveis. Mas os próprios AGVs precisam de uma sala de operação no espaço necessário para percorrer o chão de fábrica e em sua capacidade de caber em espaços mais apertados.
O uso de atuadores menores é uma maneira de tornar as operações mais eficientes em termos de espaço, mas a quantidade de espaço necessária para montá-los continua sendo um problema. Atuadores eletromecânicos típicos possuem adaptadores de carga na parte frontal e traseira. A substituição do adaptador traseiro tradicional por um flange de montagem reduz o comprimento total e a relação do comprimento do curso, devolvendo espaço ao projetista do sistema.
Um design mais compacto facilita a implantação do AGV em espaços compactos, além de reduzir o consumo de energia. Este último é especialmente importante se o design do AGV exigir baterias de íons de lítio mais caras. O menor consumo de energia também significa prazos de trabalho mais longos e menor frequência de carregamento, o que também contribui para a produtividade geral.
Das opções de atuadores comuns, os atuadores eletromecânicos requerem o menor espaço operacional para lidar com uma determinada carga, em comparação com as opções de correia, hidráulica ou acionada por engrenagem. E entre as opções eletromecânicas, aquelas com montagem de flange único requerem o menor espaço operacional.
Comparação de opções de atuação com base nos requisitos de espaço operacional.
A Thomson Industries, por exemplo, oferece uma opção de flange de montagem traseira que reduz a relação comprimento total versus comprimento do curso para seu atuador Electrak® HD. O design mais compacto facilita o encaixe em espaços apertados e é ideal ao projetar diferentes tipos de equipamentos de automação, AGVs e dispositivos de elevação – tudo isso mantendo os recursos digitais mencionados anteriormente.
Com a capacidade de caber em espaços apertados, o Thomson Electrak HD é ideal para eficiência de espaço AGV, com opções de flange de montagem traseira reduzindo a relação comprimento total versus comprimento do curso.
Aplicações
Onde quer que mercadorias e peças precisem ser movidas em uma superfície nivelada, há uma possível função para AGVs inteligentes e compactos. A seguir estão exemplos de indústrias em que os AGVs são comumente usados:
- Bens de consumo. AGVs são encontrados em várias indústrias de bens de consumo, incluindo eletrônicos, medicamentos, produtos químicos, cigarros, têxteis e eletrodomésticos. Eles transportam tudo, desde peças para trabalhos finos e embalagens até objetos pesados paletizados. Na fabricação de condicionadores de ar, por exemplo, isso pode envolver o transporte de placas de montagem, redes traseiras, tampas, painéis, motores, saídas de ar, molduras frontais, tampas e capacitores de e para as estações de trabalho apropriadas. Além das eficiências de espaço que os atuadores eletromecânicos trazem para essas aplicações para itens grandes e pesados, como refrigeradores, a inteligência integrada oferece a capacidade de sincronizar o movimento em toda a carga.
- Produção de fibra de vidro. Na produção de fibra de vidro, onde a sílica é desenhada em filamentos finos que são unidos, os AGVs podem se integrar a máquinas-ferramentas CNC, robôs industriais inteligentes e linhas de produção. Eles transfeririam automaticamente o bloco de sílica bruto do desenho para a secagem, para o corte e depois para a embalagem, empilhamento e armazenamento. O fluxo de trabalho é bem orquestrado de ponta a ponta, e a programabilidade dos atuadores eletromecânicos permite que os produtores de fibra de vidro otimizem a eficiência.
- Fabricação automotiva. Na fabricação automotiva, os AGVs substituem os esforços manuais, empilhadeiras e outros métodos tradicionalmente usados para entregar portas, capôs, dobradiças, parafusos e outros componentes em locais apropriados. A alta capacidade de manuseio de carga dos atuadores eletromecânicos é especialmente valiosa na fabricação automotiva.
- Fabricação de eletrônicos. A falta de disponibilidade imediata de pastilhas, acessórios ou outros componentes está entre as causas mais frequentes de interrupção da programação da linha de produção de eletrônicos, e mesmo pequenos atrasos podem ser caros. Ao ajudar a garantir que os componentes certos estejam no lugar certo e na hora certa, os AGVs inteligentes e compactos, auxiliados por atuadores programáveis, permitem alta eficiência de processo para produção de eletrônicos.
- Testes de sistemas eletrônicos, componentes eletromagnéticos de sistemas eletrônicos, como painéis de controle, devem ser testados em um ambiente que não adicione descarga elétrica. AGVs equipados com atuadores podem ser programados para pressionar sequências de botões em taxas consistentes e serem movidos de baias de teste para realizar testes sem interferência. Isso requer atuadores que foram completamente testados para baixa radiação eletromagnética durante ações eletrônicas, como comutação de carga indutiva, transitoriedade de indutância positiva, acoplamento positivo e negativo, partida, descarga de carga, imunidade eletromagnética, emissões conduzidas e emissões irradiadas.
A maioria dos analistas está prevendo um crescimento sustentado no uso de AGV à medida que a competitividade global continua a aumentar. O aumento dos custos de mão de obra é um fator-chave para o crescimento de usuários de AGV, mas a necessidade de maximizar o retorno de todos os ativos também é fundamental. Esses ativos incluem os próprios AGVs e o espaço pelo qual eles se movem. Especificar atuadores eletromecânicos inteligentes e seguros que exigem espaço mínimo é um passo significativo que os projetistas podem dar para otimizar os AGVs de hoje para as aplicações do futuro.