Robotica

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Soldadura por Pontos Robotizada

Nuno Agualusa Pires Nº1040115

Jorge Miguel Santos Barbosa Nº1030301

Simão Marques Nº1030303

Luís Ferreira Nº1010620

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Departamento de Engenharia Electrotécnica

Instituto Superior de Engenharia do Porto

2009/2010

Este trabalho de pesquisa surge no âmbito da disciplina Robótica Industrial, do 1º ano, do Mestrado em EngenhariaElectrotécnica e de Computadores, ramo Automação e Sistemas.

Orientação: Prof. Manuel Silva, mss@isep.ipp.pt

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Departamento de Engenharia Electrotécnica

Instituto Superior de Engenharia do Porto

14 de Janeiro de 2010

Resumo

Existem inúmeras aplicações industriais que envolvem o uso de robôs, entre as quais a soldadura de materiais, deslocação de todo o tipo de cargas, montagem de carros,pintura, maquinação e até mesmo tarefas que envolvem cooperação entre humanos e robôs.

Neste trabalho de pesquisa focamo-nos apenas num ramo da tecnologia robotizada, que é a Soldadura por Pontos Robotizada (Robotic Spot Welding).

A Soldadura por Pontos Robotizada, como o nome indica, consiste em aplicar a técnica de soldadura por pontos a um braço de robô. Desta forma consegue-se umamobilidade em soldar, uma exactidão e qualidade, que não é possível atingir quando se solda por pontos de uma maneira convencional.

Índice

1. Princípios gerais da soldadura por pontos 6
1.1. Fundamentos 6
1.2. Princípios gerais 7
1.3. Efeito de Joule (geração de calor) 13
1.4. Processo de formação de um ponto de soldadura 15
1.5. Período de aquecimento 17
1.5.1. Período dearrefecimento 19
1.6. Resistências de contacto 20
1.6.1. Influência da natureza dos metais e dos estados das superfícies 21
1.6.2. Influência da temperatura nas resistências de contacto 23
1.7. Parâmetros da Soldadura 23
1.7.1. A intensidade de corrente 26
1.7.1.1. Densidade da corrente de soldadura 27
1.7.1.2. Ciclos da intensidade da corrente de soldadura 281.7.2. Tempo de soldadura 29
1.7.3. Força de aperto, esforço de soldadura/compressão 30
1.8. Efeito Shunt 31
1.9. Balanço de calor 33
1.10. Forma e dimensão dos eléctrodos 34
1.11. Fresagem dos eléctrodos 36
1.12. Qualidade de um ponto de soldadura 38
2. Automatização da Soldadura por Pontos 39
2.1. Robôs ABB 39
2.2. Robôs Motoman 42
2.3. Robôs Fanuc 44
2.4. RobôsPanasonic 46
2.5. Robôs OTC 47
2.6. Robôs Nachi 49
2.7. Robôs Comau 51
2.8. Robôs Kuka 54
3. Aplicações de Soldadura por pontos 57
4. Vantagens vs Desvantagens - Aspectos Económicos 60
5. Conclusões e perspectivas futuras 62
6. Referências bibliográficas 63

Índice de figuras

Fig. 1 - Representação esquemática da soldadura por pontos 8
Fig. 2 - Soldadura por pontos (juntasobreposta) 10
Fig. 3 - Temperaturas instantâneas estimadas em graus célsius 11
Fig. 4 - Zona de aquecimento da soldadura por pontos 12
Fig. 5 - “Fanning-Out” da corrente para sucessivos aumentos de espessura 13
Fig. 6 - Gradiente de temperatura da soldadura por pontos 14
Fig. 7 - Formação de um ponto de soldadura 16
Fig. 8 - Abatimento superficial após um ponto de soldadura 17
Fig. 9 - Montagempara medição das variações de espessura das chapas no local do ponto, durante a operação de soldadura 18
Fig. 10 - Vazio interno num ponto de soldadura realizado com esforço de compressão insuficiente durante o período de aquecimento 19
Fig. 11 - Aspecto de duas superfícies metálicas em contacto 20
Fig. 12 - Resistências de contacto em frio, em função do esforço de compressão 22
Fig. 13 -Variação da resistência de contacto entre chapas, em função da temperatura 23
Fig. 14 - Soldadura por ponto simples 24
Fig. 15- Ponto de soldadura 27
Fig. 16 - Soldadura com intensidade constante 28
Fig. 17 - Soldadura com recozimento 29
Fig. 18 - Soldadura com pré-aquecimento 29
Fig. 19 - Diagrama esquemático do efeito “shunt” 32
Fig. 20 - Diferentes técnicas de obtenção de um balanço de...
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