Un forte giocatore di squadra

Quasi nessuna descrizione della produzione moderna può fare a meno delle parole chiave Industria 4.0, Smart Factory o cooperazione uomo-robot. Ma non è solo il robot a dover soddisfare i requisiti. Affinché il concetto funzioni, anche tutti i componenti devono rispondere alle esigenze della produzione moderna, che in futuro sarà sempre più collaborativa.

Combinare i vantaggi della manodopera umana con quelli derivanti dall’impiego dei robot, ottenendo così il miglior risultato possibile nella produzione: questo è il compito della robotica collaborativa. Il settore della collaborazione uomo-robot unisce i vantaggi di entrambi i mondi. La capacità di apprendimento, l’esperienza e la capacità dell’uomo di improvvisare si combinano in modo ottimale con i punti di forza di un robot, quali accuratezza, precisione e riproducibilità ad alta velocità. L’evoluzione verso una collaborazione stretta e integrata, in cui le aree di lavoro di uomo e robot si sovrappongono, comporta la progressiva dissoluzione della separazione tra postazioni robotizzate dotate di recinzione di protezione e postazioni di lavoro manuali. Uno dei temi più importanti e un prerequisito fondamentale nell’implementazione dei cobot è la sicurezza del «collega robot». Infatti, non serve a nulla che solo il robot disponga di meccanismi di sicurezza, ma non il modulo di presa come effettore finale. Proprio per soddisfare questi requisiti, l’azienda high-tech di Ludwigsburg Weiss Robotics, specializzata nello sviluppo e nella produzione di componenti meccatronici per compiti di movimentazione complessi, ha progettato un modulo di presa che, grazie ai bordi arrotondati e alla forza di presa limitata in modo sicuro, rappresenta uno strumento flessibile per i robot collaborativi. Il CRG 30 soddisfa di serie le raccomandazioni della DGUV per i sistemi robotici collaborativi, nonché i requisiti della norma ISO/TS 15066, semplificando così notevolmente la valutazione obbligatoria dei rischi dell’impianto nelle applicazioni con robot collaborativi.

Collaborazione e sicurezza fin dalla fase di integrazione con il robot

Ma non è tutto. Gli ingegneri di Weiss Robotics fanno un ulteriore passo avanti nell’attuazione di questo concetto. Per realizzare al meglio la riconfigurazione della macchina con la semplice pressione di un pulsante e un controllo qualità integrato nel processo di produzione nelle applicazioni «Pick & Place», hanno progettato il GRIPKIT in collaborazione con il produttore danese di robot leggeri Universal Robots. Qui la collaborazione tra uomo e robot inizia già con il montaggio estremamente semplice del modulo di presa e con la configurazione e la programmazione intuitive delle prese e del robot, anche senza particolari conoscenze di programmazione. Infatti, i moduli di presa collaudati in ambito industriale dello specialista della presa di Ludwigsburg si integrano in modo quasi perfetto nei bracci robotici di Universal Robots. Attualmente esistono in totale sei varianti di GRIPKIT, che coprono un ampio spettro di applicazioni, tra cui anche quelle collaborative. GRIPKIT contiene tutti i componenti necessari per realizzare in modo semplice e veloce un’applicazione di presa con Universal Robots. A partire dall’adattatore per flangia e dal convertitore di interfaccia appropriato, la fornitura comprende anche i cavi necessari, il materiale di fissaggio adeguato e una chiavetta USB con la documentazione e il plugin URCaps corrispondente. In questo modo, GRIPKIT diventa una vera e propria soluzione «Plug-and-Work».

La tecnologia di presa adattiva come presupposto per l’Industria 4.0

L’Industria 4.0, altro termine chiave dell’odierna produzione, indica l’integrazione sempre più stretta tra la produzione classica e le tecnologie dell’informazione e della comunicazione. Tale integrazione è necessaria poiché i prodotti devono essere adattati in modo sempre più personalizzato alle esigenze dei clienti e, al contempo, devono essere prodotti con la massima redditività possibile anche in quantità minime. Affinché il processo di produzione possa essere riorganizzato in modo tale che il passaggio dalla variante A alla variante B sia possibile a livello software, praticamente con la semplice pressione di un pulsante, è necessario garantire il collegamento dei dati di tutti i componenti attivi coinvolti nel processo e la loro parametrizzabilità durante l’esecuzione. Infatti, solo una comunicazione continua fino al livello di campo consente la semplice riconfigurazione del processo e quindi una produzione automatizzata di varianti economicamente sostenibile. I potenti moduli di presa dell’azienda tecnologica di Ludwigsburg forniscono di serie le interfacce dati necessarie e possono essere facilmente riparametrizzati sul campo. A seconda dell’applicazione finale, i moduli di presa di Weiss Robotics dispongono infatti di connettività Ethernet o IO-Link. Grazie a IO-Link, i dita della pinza possono essere preposizionati in modo flessibile e la posizione di presa e la forza di presa possono essere regolate liberamente. Ciò consente di passare senza soluzione di continuità tra un massimo di otto prese parametrizzate, rendendo così particolarmente semplice la movimentazione di pezzi diversi senza necessità di costose e lunghe operazioni di riattrezzaggio.

Presa intelligente

Le informazioni costanti sullo stato attuale del processo garantiscono sicurezza e aumentano la qualità e la riproducibilità del risultato. Il CRG è dotato infatti di un anello luminoso che, grazie ai diversi schemi luminosi e colori, fornisce all’utente informazioni intuitive sullo stato attuale della pinza. La precisione è ulteriormente accresciuta dai dati diagnostici forniti dal sistema per ogni modulo di presa. Il sistema di misurazione assoluto ad alta risoluzione rileva in modo affidabile la posizione delle dita anche senza un movimento di ricerca dello zero iniziale. Un sistema integrato di rilevamento del pezzo consente una movimentazione affidabile di pezzi complessi anche in situazioni difficili. Grazie alla regolazione della forza di presa senza sensori, è possibile afferrare in modo sicuro e affidabile in qualsiasi momento anche pezzi fragili, delicati o cedevoli. Algoritmi all’avanguardia basati su modelli determinano la forza di presa attuale in base allo stato dell’azionamento e la regolano con precisione sul valore specificato. Questa tecnologia garantisce un risultato della presa riproducibile anche in presenza di condizioni ambientali variabili.

Massima disponibilità dell’impianto grazie alla sensoristica integrata

Nelle applicazioni di presa classiche, sono solitamente i sensori di prossimità sul modulo di presa a causare problemi nella produzione. Spesso sono posizionati in punti esposti sul corpo della pinza e sono quindi particolarmente soggetti a sporcizia, spostamenti involontari e danni. Inoltre, devono essere regolati manualmente, operazione che richiede tempo ed è soggetta a errori. Per questo motivo, i moduli di presa di Weiss Robotics dispongono di sensori di posizione integrati. Ciò rende superflui i sensori di prossimità esterni e migliora notevolmente la stabilità del processo.

Grazie al sistema di controllo di processo integrato nei moduli di presa, è inoltre possibile un monitoraggio continuo del processo di presa fino alla ricerca mirata dei guasti tramite i dati diagnostici forniti dal componente stesso. I parametri rilevanti per il processo, come il punto di presa e la durata del movimento, sono consultabili in qualsiasi momento dal modulo di presa. L’analisi temporale di questi valori a livello dell’impianto fornisce informazioni sullo “stato di salute” del processo di movimentazione e consente un intervento tempestivo da parte del personale di assistenza. In questo modo si riducono al minimo i tempi di fermo improduttivi dell’impianto e se ne aumenta la redditività.

Ciò evidenzia come i moduli di presa servoelettrici e le pinze pneumatiche intelligenti apportino un valore aggiunto al gestore dell’impianto grazie alla digitalizzazione del processo di presa. Nella quotidianità di un impianto di produzione controllato da software e sottoposto a manutenzione in base alle esigenze, essi costituiscono i componenti fondamentali e rendono possibile, fin dalla dimensione del lotto 1, quella produzione automatizzata flessibile spesso richiesta dai concetti di Industria 4.0, collaborazione uomo-robot e Smart Factory.