Manipuladores com dois braços principais têm se mostrado úteis no empilhamento de moldes, na rotulagem dentro do molde, na moldagem por inserção e em diversas operações de processamento pós-molde. Esse conceito foi aperfeiçoado de modo que um manipulador padrão possa ter dois eixos de tração, podendo cada eixo de tração ser configurado com um único braço ou com dois braços.

Durante muitos anos, o manipulador de coordenadas cartesianas foi o principal tipo de projeto de manipulador utilizado no processo de moldagem por injeção. Geralmente, eles são compostos por três eixos lineares — curso dianteiro e traseiro, curso de elevação e curso de transporte. Quando a matriz é aberta, o curso de elevação posiciona o dispositivo de preensão para capturar a peça moldada na matriz. O curso dianteiro e o traseiro deslocam‑se para trás, removendo a peça moldada, e em seguida o curso de elevação é recolhido, permitindo que a matriz se feche para dar continuidade ao ciclo seguinte. Em seguida, o curso de transporte é responsável por movimentar as peças, que são transportadas até a área de descarga por meio dos eixos do curso de elevação e dos cursos dianteiro e traseiro.

Logo em seguida, a fim de atender à necessidade de retirar a porta do molde de três placas simultaneamente, o manipulador cartesiano passou a contar com mais um eixo de curso de elevação, posicionado atrás do braço principal de elevação.

No desenvolvimento de múltiplos braços do manipulador de coordenadas cartesianas, a primeira etapa consiste em acrescentar um braço auxiliar atrás do braço principal de elevação, a fim de retirar o gate do molde de três placas.

Evolução do segundo braço principal

Anos mais tarde, o braço de elevação secundário mencionado acima foi substituído por um segundo braço de elevação principal. Manipuladores lineares podem agora ser utilizados para empilhar moldes e retirar peças moldadas de ambos os lados de uma pilha simultaneamente. Essas aplicações são muito comuns no mercado de embalagens.

Com o avanço da tecnologia dos manipuladores, a programação tornou-se mais fácil e a ferramenta final (EOAT) tem se tornado cada vez mais sofisticada, possibilitando novas aplicações. A utilização de manipuladores de “braço principal duplo” para operações de pré‑e pós‑moldagem tornou‑se comum. As operações típicas de pré‑moldagem incluem a inserção automática de insertos antes da injeção. Esses insertos são destinados à sobremoldagem de peças metálicas usinadas ou fundidas pela Kowey, ou mesmo de peças plásticas moldadas.

Atualmente, manipuladores de braço principal duplo têm sido amplamente utilizados em diversos setores: nas aplicações médicas, incluem‑se a sobremoldagem de inserções roscadas ou de janelas transparentes; nas aplicações automotivas, a sobremoldagem de revestimentos elastoméricos ou de estruturas reforçadas com metal; nas aplicações eletrônicas e domésticas, a sobremoldagem de blindagens RFI ou de conectores para terminais encapsulados; e nas aplicações militares, a incorporação de circuitos eletrônicos ou a sobremoldagem de materiais resistentes a impactos e com propriedades de atenuação acústica.

Nas operações de pré‑e pós‑moldagem, o uso de manipuladores de braço principal duplo vem se tornando cada vez mais comum, abrangendo processos como a inserção e incorporação de peças, a colocação de rótulos no molde, a remoção de gate, a inspeção, a dobra de dobradiças e a montagem, entre outros.

Quase todos os setores se beneficiarão das aplicações de rotulagem in‑mold (IML). Esses rótulos podem ser feitos em filme plástico, plástico rígido ou metal, e suas aplicações incluem etiquetas de advertência em cortadores de grama, marcas de escala em instrumentos cirúrgicos e elementos de identificação em automóveis.

Outro uso do segundo braço principal é alterar a orientação da peça, como demonstrado no estande da Yushin na exposição NPE 2015: o manipulador agarra a base do frasco de maconha medicinal por meio do EOAT para retirá‑lo do molde. No entanto, esses frascos devem ser posicionados na estação de tampagem com a boca voltada para cima. Para garantir que o ciclo total de moldagem não seja prolongado, a empresa adotou um manipulador de braço principal duplo, equipado com EOATs opostos. Após a retirada da peça do molde, o EOAT que segura a base do frasco volta-se em direção a outro EOAT, que então agarra a parte aberta do frasco. Dessa forma, os recipientes são posicionados corretamente no gabarito fechado, e o tempo do ciclo não é afetado, pois as peças são reorientadas durante o deslocamento até o gabarito.

O segundo braço principal também pode ser utilizado para a montagem do produto. Conforme demonstrado pela Yushin na NPE 2012 e na NPE 2015, foi empregado um conjunto de moldes de 8 peças para formar o robô‑brinquedo “Eddie”. As peças são desmoldadas pelo EOAT do braço principal, que em seguida é reposicionado. Em seguida, as 6 peças são transferidas para o EOAT do segundo braço mestre. Quando as duas primeiras peças são posicionadas em um dispositivo de montagem, a peça no segundo EOAT é recolocada de modo a alinhar‑se com precisão às duas primeiras peças e ao sulco de travamento. Ao final da montagem completa, o terceiro EOAT retira “Eddie” do dispositivo e o coloca em pé sobre a esteira transportadora. Eddie foi fabricado em menos de 1 minuto, sem intervenção manual.

As oito peças moldadas no molde de manga são montadas para formar o robô-brinquedo Eddie. Nas exposições NPE 2012 e NPE 2015, um robô de braços duplos demonstrou esse processo de montagem.

As operações pós-moldagem que o segundo braço principal pode executar incluem a remoção de fios, a retirada de canais de injeção, a inspeção e a dobra de dobradiças. A combinação dessas e de outras operações secundárias realizadas pelo segundo braço principal do robô pode proporcionar duas vantagens principais:

Em primeiro lugar, essas operações podem ser realizadas enquanto a peça se desloca do molde para a estação operacional seguinte. Como o robô não precisa fixar a peça em um dispositivo de posicionamento ou de fixação e aguardar a conclusão da operação, o tempo total do ciclo é reduzido. Se um ou ambos os braços forem equipados com eixos servo‑rotativos que permitem movimento unidirecional ou bidirecional, a gama de aplicações potenciais do manipulador aumenta significativamente. Por exemplo, algumas aplicações de dobragem de articulações não podem ser executadas com um EOAT e, por vezes, exigem dispositivos auxiliares para proporcionar o movimento adequado. Para substituir um dispositivo de fixação que requer a manutenção dos componentes na posição correta e consome valioso tempo do ciclo, o dispositivo foi adicionado pelo Kowey ao segundo braço principal. Com base nesse conceito, essa operação ocorre no processo em que “o robô transfere a peça moldada para o próximo estágio do processo”.

Essa ideia traz mais um benefício do segundo braço principal robótico: a otimização do valioso espaço de oficina, que passa a ser utilizado para outras finalidades. Ela permite aproximar as máquinas entre si ou incorporar outros recursos que economizam mão de obra e reduzem o estoque, como sistemas de caixas de armazenamento. As peças conformadas são embaladas pelo robô junto à máquina, eliminando o trabalho manual de transferir as peças da esteira até o local de expedição, bem como as etapas subsequentes de inspeção e embalagem, o que diminui filas desnecessárias de produtos em processo e reduz a possibilidade de danos ou perdas das peças. Cada uma dessas vantagens aumenta a rentabilidade da empresa e acrescenta valor percebido aos seus clientes. O retorno sobre o investimento (ROI) da Kowey torna-se extremamente atrativo quando são implementadas múltiplas melhorias em uma aplicação.

Entre as asas

Na última década, a funcionalidade do manipulador foi novamente aprimorada graças à introdução de dois braços mecânicos totalmente independentes. Cada braço robótico dispõe de seu próprio eixo de movimento ao longo de um eixo de transporte ou transversal. Controlados por um único controlador, os dois braços podem ser acoplados mecanicamente ou operados de forma independente; esta última configuração é conhecida como “design de dupla asa”. Esse manipulador possui dois eixos de extração independentes com curso transversal, e cada eixo de extração pode ser configurado com um braço principal de elevação, ou com um braço principal e um braço auxiliar, ou com dois braços principais, ou ainda com qualquer combinação dessas configurações.

Manipuladores que utilizam dois eixos retráteis no deslocamento transversal, como o projeto “de asa dupla” da Yushin, vêm sendo empregados na última década.

Este manipulador permite que as funções operacionais sejam independentes entre si, como duas unidades separadas, mas ainda assim controladas por um único controlador. A vantagem desse recurso é a redução do espaço de piso e uma economia de custos de 10 a 15% em comparação com soluções tradicionais baseadas em dois robôs. Além disso, as operações de valor agregado realizadas na unidade de moldagem diminuem a mão de obra e o espaço de armazenamento necessários para o manuseio de materiais, bem como os danos decorrentes de manuseios adicionais. O resultado final é uma produção mais rápida e mais econômica para os clientes.

Como mostram esses exemplos, esse projeto é adequado para sistemas de moldagem automatizados destinados a múltiplos processos:

1. Moldagem bicomponente ou multicomponente

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal A posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Quando o braço principal A transfere a peça moldada do primeiro sub‑molde para o segundo sub‑molde, a fim de realizar a sobremoldagem da segunda cor ou material, o braço principal B desloca‑se para a área de descarga.

2. Mantenha os componentes RH e LH completamente separados

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal A posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Quando o braço principal A se desloca até a área de descarga do lado do operador, o braço principal B move-se para a parte posterior dessa área. As peças formadas podem ser desmoldadas sobre uma esteira de descarga ou depositadas em um sistema empilhador.

Aplicação 2: Design de dupla ala, com um braço principal em cada eixo de tração, permitindo que as peças sejam desmoldadas do lado do operador e do lado posterior da máquina, mantendo a separação entre as peças direita e esquerda.

3. Desmoldagem e ejeção para ciclo curto

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal B posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal B eleva a peça da área do molde, permitindo que a máquina siga para o próximo ciclo. Em seguida, o EOAT do braço principal B transporta a peça até a seção de troca e retorna à posição de espera acima do molde. Nesse momento, a estação de troca gira a peça em 90°. O braço principal A então recupera as peças e, durante o deslocamento da peça até a posição de descarga, o braço principal A realiza uma rotação para conferir à peça uma orientação final adequada, facilitando sua ejeção para a esteira de descarga ou para o sistema empilhador.

Aplicação 3: Desmoldagem e embalagem para ciclos curtos de moldagem. O braço principal B, juntamente com o braço secundário, retira as peças e as transfere para uma unidade rotativa, que gira 90° para reposicionamento. O braço principal A recolhe as peças giradas e as embala.

4. Desmoldagem e embalagem de ciclo de moldagem ultracurto

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal A posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal A eleva a peça da área do molde, permitindo que a máquina avance para o próximo ciclo, e transfere a peça formada para o lado do operador da máquina, onde é descarregada. Quando o braço principal A deixa o molde, o braço principal B posiciona-se acima do molde, aguardando o sinal de abertura do molde. Em seguida, o molde é aberto e o braço principal B posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal B eleva a peça da área do molde, coloca a máquina no próximo ciclo e transfere a peça formada para o lado do operador da máquina, onde é descarregada. À medida que o braço principal B deixa o molde, o braço principal A volta a posicionar-se acima do molde, e assim sucessivamente.

Aplicação 4: Desmoldagem e embalagem em ciclos de moldagem ultracurtos. O eixo de extração, nos lados A e B do equipamento, possui um braço principal e uma lança em cada lado, utilizados para retirar as peças e empacotá-las no lado do operador e na parte traseira da máquina.

5. Desmoldagem, montagem e/ou inspeção e embalagem

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal B posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal B eleva a peça da área do molde e a transfere para o dispositivo de descarga. Ao concluir a descarga do braço principal B, o EOAT do braço principal A pode realizar operações secundárias, como montagem e/ou inspeção. Em seguida, as peças que passam na inspeção são transferidas pela Kowey para uma esteira de descarga ou colocadas em um sistema empilhador. Os resíduos são armazenados separadamente pela Kowey.

Aplicação 5: Desmoldagem, montagem e/ou inspeção e embalagem

6. Desmoldagem, resfriamento, remoção da porta de injeção e embalagem

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal B posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal B eleva a peça da área do molde e a transporta até um gabarito de resfriamento aberto (ou até uma prensa). Ao concluir a descarga do braço principal B, o EOAT do braço principal A pode capturar uma peça em resfriamento e transferi-la para a estação de remoção da porta de injeção. A peça com a porta de injeção pode ser encaminhada para uma esteira de descarga ou depositada em um sistema empilhador.

Aplicação 6: Desmoldagem, Resfriamento, Remoção da Ponta de Injeção e Embalagem

7. Desmoldagem, remoção de material dos canais de entrada grosseiro e fino e embalagem

Primeiro, o molde é aberto e o braço principal B posiciona o EOAT para agarrar e retirar a peça moldada. Em seguida, o braço principal B eleva a peça da área do molde e a transporta até a estação de desbaste da porta. Após a conclusão da descarga pelo braço principal B, o EOAT do braço principal A pode recolher as peças com corte bruto e transferi-las para a estação de acabamento fino da porta. A peça com porta é então encaminhada para uma esteira de descarga ou armazenada em um sistema empilhador. O braço principal A também pode mover o palete inteiro até a esteira de descarga.

Aplicação 7: Desmoldagem, corte grosseiro e fino de canais de injeção e embalagem

8. Orientação e posicionamento de múltiplos insertos adequados para aplicações de sobremoldagem

O EOAT do braço principal traseiro A agarra a etiqueta empilhada e posiciona‑se sobre o molde. Em seguida, o molde é aberto, permitindo que o braço principal dianteiro A e o braço principal traseiro A posicionem os respectivos EOATs no interior do molde. Em seguida, o EOAT do braço principal traseiro A alimenta com precisão a etiqueta para dentro do molde. Após o processo de moldagem, o EOAT do braço principal dianteiro A agarra a peça etiquetada e a retira do molde. Os dois braços principais A são então levantados da área do molde e transferidos para uma esteira de descarga, onde as peças etiquetadas são liberadas.

9. Orientação e posicionamento dos insertos para sobremoldagem em uma máquina de moldagem por injeção vertical

O EOAT do braço principal B retira as peças sobremoldadas da metade inferior do molde e as transfere para a esteira de descarga ou para o empilhador. O braço principal A recupera os insertos de uma caixa de alimentação ou de outro dispositivo de armazenamento e os posiciona na cavidade inferior do molde.

Hoje, os manipuladores Kowey são configurados de diversas maneiras para atender às complexas necessidades do mercado, e a abordagem ideal é reduzir o risco reutilizando tecnologias existentes em vez de desenvolver novos produtos personalizados. Os processadores devem avaliar cuidadosamente o produto e a experiência do fornecedor de robôs, optando pela solução mais valiosa em vez da que apresenta o menor preço.