Departamento de Engenharia Mecânica

DESENVOLVIMENTO DE TÉCNICAS DE CONTROLE DE UM ROBÔ

MÓVEL PARA SOLDAGEM AUTOMÁTICA DE TUBULAÇÕES E

CHAPAS

Aluno: Henrique Reis Santiago

Orientador: Marco AntonioMeggiolaro

Co-orientador: Daniel Freitas

Introdução

Na atualidade, mais de 50 diferentes processos de soldagem são aplicados

industrialmente, e a solda é a mais importante técnica para a junção permanente de metais.

Pode-se notar tal importância pela forte presença dos processos de soldagem em diferentes

áreas da indústria e pela pesquisa voltada para o desenvolvimento de novos aços e outras ligas

metálicas de melhor soldabilidade.

Dentre as áreas principais da indústria que utilizam processos de soldagem, estão à

automobilística, a naval e a de óleo e gás. Um estudo realizado nos estaleiros do Rio de

Janeiro mostra que a utilização incorreta das técnicas de soldagem, gerando distorções e

tensões residuais, é o elemento mais relevante para uma baixa produtividade se comparado a

de países desenvolvidos. Além disso, no estudo em questão, constatou-se também a influência

do fator humano na produção, dado o baixo fator de operação (tempo efetivo) e falta de

replicabilidade no processo.

Desse modo, o estudo e desenvolvimento de um sistema robótico para a soldagem é de

extremo interesse para o setor industrial. Não só acarreta numa maior produção como também

numa melhor qualidade do produto final, pois os parâmetros da solda podem ser controlados,

analisados um a um, e uma vez estabelecidos os parâmetros ótimos estes serão repetidos de

forma confiável.

bjetivos

Baseado no sistema robótico já existente, avaliar os testes já realizados, propor e

implementar modificações que otimizem o funcionamento do robô durante o processo de

soldagem.

Metodologia

O atual sistema robótico de soldagem foi desenvolvido no Laboratório de Robótica

tendo em vista os objetivos citados no tópico anterior. O robô consiste numa base com quatro

rodas magnéticas, dois motores de passo (um para locomoção e outro para movimentação da

tocha), uma tocha com suporte e um módulo para os controladores do robô. Graças às rodas

magnéticas, o robô pode atuar tanto na vertical quanto na horizontal e na soldagem interna de

tubos sem o uso de trilhos ou cintas.

Para operar o sistema robótico, o operador conta com uma maleta de controle, onde é

possível determinar a velocidade de deslocamento, a frequência e amplitude da oscilação da

tocha e o posicionamento horizontal da mesma. Após estabelecer esses dados, o operador

deve posicionar o robô com a tocha sobre o bisel a ser soldado e ajustar manualmente a altura

da tocha. Assim que o robô estiver posicionado e os valores ajustados, o operador inicia a

soldagem e o robô se deslocará paralelamente ao bisel, automaticamente soldando-o.

Durante os testes do protótipo na soldagem de tubulações, foi possível avaliar seu

funcionamento e detectar pontos de melhorias para seu pleno funcionamento. As principais

dificuldades na utilização do robô foram as imperfeições da superfície do tubo, impedindo a

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base de se deslocar paralelamente ao bisel, que ocasionava derrapagem das rodas, alterando

também o caminho do robô.

Para melhorar o funcionamento do robô, primeiramente foi realizada uma pesquisa

sobre os processos de soldagem atuais, suas vantagens e desvantagens, e sobre as

características da qualidade das soldas. Em seguida, dado o tempo existente entre a criação do

primeiro protótipo do robô e seus testes, e o início da pesquisa, uma pesquisa sobre outros

robôs de solda comercialmente disponíveis também foi realizada. Após a análise dos dados

levantados, foram propostas as seguintes alterações no funcionamento do robô: a utilização de

sensores de efeito Hall, a adição de um segundo motor para a locomoção e de um sistema de

suspensão, para que seja possível identificar o bisel, fazer curvas para corrigir a trajetória e

reduzir os efeitos de irregularidades da superfície do tubo ou chapa a ser soldado.

Conclusões

Baseado nas alterações propostas, um novo projeto, elaborado em Solidworks, para o

sistema robótico está sendo proposto. No novo projeto, as modificações para melhoria de seu

funcionamento foram incluídas para que os problemas detectados nos testes do sistema

robótico sejam resolvidos.

Com a extensão do tempo de pesquisa, espera-se construir e testar o novo sistema

proposto e a qualidade da solda do robô, caso sendo necessário, propor mais alterações para

uma próxima versão.

Referências

1- MODENESI, P.J., MARQUES, P.V., BRACARENSE, A.Q.. Soldagem – fundamentos e

tecnologia. 3ed. UFMG, 2005.

2 – VASCONCELOS, Alexandre Maioli, ZEEMAN, Annelise, TAPIA, Marta. Análise da

sequencia de soldagem em painéis típicos navais. Rio de Janeiro, 2014. Projeto de

Graduação ( Engenharia Naval e Oceânica) - Universidade Federal do Rio de Janeiro.

3- SENAI. Noções Básicas de Processos de Soldagem e Corte. Espírito Santo, 1996.