Controle de movimentos nos maiores armazéns do mundo

Nos bastidores de suas compras on-line, robôs portáteis trafegam pelos pisos de armazéns automatizados separando seus itens para você. Esses robôs são chamados de veículos autônomos guiados — AGVs, para abreviar — e são alimentados, em parte, por codificadores magnéticos da Timken^®.

Os codificadores utilizam tecnologia de detecção para identificar mudanças em campos magnéticos. A função dos codificadores magnéticos da Timken^® é ajudar com a navegação de cada AGV. Sem os codificadores, os AGVs poderiam se chocar — ou nem operar.

“Imagine a precisão necessária para posicionar o braço robótico de um AGV para separar uma sacola que contenha algo como um frasco de aspirina em um depósito gigante”, afirma John Santos, engenheiro-chefe de produtos de sensores. “Os codificadores magnéticos da Timken proporcionam o feedback de velocidade e posição que orienta com precisão os AGVs até o destino correto.”

O resultado é uma dança logística bem orquestrada, em que produtos são separados com precisão e enviados dentro do prazo para os consumidores dos maiores varejistas do mundo.

Os AGVs fazem parte de uma tendência de automação que está mudando o varejo on-line e físico. Grandes varejistas pretendem que robôs realizem as tarefas manuais repetitivas de separação de pedidos, enquanto pessoas gerenciem trabalhos mais complexos, como controle de qualidade e suporte ao cliente. O resultado: os consumidores recebem os produtos mais rapidamente e as empresas trabalham com mais eficiência.

“Os codificadores magnéticos da Timken fornecem o feedback de velocidade e posição que orienta com precisão os AGVs até o destino correto.”

John Santos
engenheiro-chefe de produtos de sensores, Cone Drive by Timken

Uma nova geração de detecção

Tradicionalmente, codificadores ópticos — como os encontrados em mouses de computadores — eram utilizados para controlar movimento em aplicações como máquinas-ferramenta, robótica e dispositivos de montagem. Como os projetos ópticos utilizam detecção de linha de visão para criar sinais, eles funcionam bem em ambientes operacionais limpos e silenciosos.

No entanto, com a adição de poeira, detritos, alta umidade, vibração e outras condições de choque, as coisas se complicam. Nos últimos 20 anos, aplicações como armazéns, fábricas de papel e de automóveis integraram mais automação aos seus sistemas. Consequentemente, os fabricantes de equipamentos precisavam de soluções de detecção que lidassem com as condições imperfeitas desses ambientes operacionais.

Em resposta, os engenheiros da Timken patentearam projetos de codificadores magnéticos com tecnologia de efeito Hall para obter alta resolução a partir de um disco de alvo magnético durável. A detecção magnética não requer um ambiente limpo para funcionar com precisão.

Os codificadores magnéticos da Timken foram usados pela primeira vez em sensores de direção elétrica automotiva para melhorar a precisão e a eficiência da direção assistida. Em carros, os dispositivos ajudam a detectar a posição e o torque aplicados a uma coluna de direção conforme o motorista gira o volante. Em seguida, o software converte esses sinais na saída apropriada por meio do motor.

O conceito é o mesmo em AGVs, em que a nova quinta geração de codificadores magnéticos é aplicada. Esses codificadores são os pilares de comunicação entre as colunas de direção e os motores de AGVs, ajudando a controlar a velocidade e a posição de uma unidade para que o robô esteja sempre no lugar certo, na hora certa.

“Tempo de operação é crucial porque se perder codificadores nessas áreas, você desativa o núcleo do robô”, disse Santos. “Somos conhecidos por nossa confiabilidade. Com nossos clientes automotivos, temos uma taxa de falhas de peças por milhão de um dígito.”

Quebra do código de confiabilidade e resolução

A Timken trabalhou com fornecedores de motores para AGVs nos últimos cinco anos para personalizar essa tecnologia para suas aplicações. Agora, a empresa está fazendo a transição para produção conforme os maiores varejistas do mundo implementam a tecnologia em mais instalações.

Os engenheiros da Timken criaram o atual projeto de codificador magnético por meio de muita pesquisa, desenvolvimento e testes no mundo real em armazéns automatizados em que varejistas estão experimentando a tecnologia antes de aplicá-la de forma mais ampla. Trabalhando com vários fabricantes de AGVs, a Timken personalizou protótipos para o projeto de motor de cada cliente. Em seguida, os codificadores magnéticos foram submetidos às exclusivas condições de detritos, vibração e choque nos armazéns de teste. De forma consistente, os resultados foram positivos.

“Ao utilizar os codificadores magnéticos da Timken, os fabricantes de AGVs eliminaram os modos típicos de falhas que ocorriam com as opções de codificadores ópticos”, afirma Santos. “Nessa linha de produtos, estamos desenvolvendo e fabricando sensores em vez de rolamentos, mas nossa abordagem é a mesma. Nosso mundo de projetos está sempre na interface entre componentes rotativos e fixos, mas entendendo como tolerâncias e cargas afetam essa interface.”

O resultado é uma solução de detecção de baixo perfil, robusta e alta resolução, que são fatores essenciais para o sucesso no mercado de AGVs, pois, figurativamente, localizam e movimentam agulhas em palheiros.

Saiba mais sobre as soluções da Timken para armazéns automatizados neste artigo sobre os sistemas de guias telescópicas Rollon® da empresa.

Published: 2021/11/29