Robot collaborativi nelle officine di macchine: dove hanno senso?

I robot collaborativi, comunemente noti come cobot, stanno diventando un'opzione di automazione pratica per le officine meccaniche che necessitano di una produzione più flessibile senza dover riprogettare completamente le loro strutture. Possono gestire compiti ripetitivi come il carico, lo scarico, il trasferimento di pezzi e semplici assemblaggi di macchine CNC.

Tuttavia, un cobot non è automaticamente la scelta migliore per ogni operazione di lavorazione meccanica. Il carico utile, il tempo ciclo, la variazione del pezzo, il layout della macchina e i requisiti di sicurezza influenzano tutti se l'automazione collaborativa ha senso commerciale.

Molte officine meccaniche gestiscono componenti diversi in lotti di produzione piccoli o medi. I frequenti cambi di produzione possono rendere difficile giustificare sistemi di automazione dedicati.

I robot collaborativi offrono diversi vantaggi potenziali:

• Distribuzione flessibile: Un cobot adatto può essere configurato per diversi compiti al variare dei requisiti di produzione.

• Installazione compatta: Alcuni sistemi possono adattarsi ad aree di lavoro esistenti con spazio limitato.

• Programmazione semplificata: Interfacce di programmazione user-friendly possono aiutare gli operatori a impostare movimenti ripetitivi e cambiare lavori.

• Gestione ripetibile: I robot possono eseguire sequenze di carico e scarico coerenti durante la produzione.

• Automazione graduale: I produttori possono iniziare con una macchina ed espandere il sistema dopo aver validato i risultati.

Questi benefici sono particolarmente rilevanti per i piccoli e medi produttori che desiderano automatizzare operazioni selezionate prima di investire in una linea di produzione più grande.

La gestione delle macchine CNC è una delle applicazioni più pratiche per i robot collaborativi. Un cobot può prelevare un componente grezzo, caricarlo in un attacco della macchina, rimuovere il pezzo finito e posizionarlo in un'area designata.

Ciò riduce la movimentazione manuale ripetitiva e può aiutare a mantenere produttive le attrezzature di lavorazione quando gli operatori sono occupati con altri compiti.

Un sistema completo può includere un robot collaborativo, una pinza elettrica o pneumatica, controlli della porta della macchina, vassoi per pezzi e dispositivi di sicurezza. La sequenza operativa del robot deve essere coordinata con la macchina CNC per evitare il carico prima che il ciclo di lavorazione sia terminato.

I cobot possono trasferire componenti tra postazioni di lavorazione, ispezione, pulizia e imballaggio. Questo è utile quando la produzione coinvolge diverse operazioni brevi piuttosto che una linea automatizzata continua.

La considerazione principale è se il robot può raggiungere tutte le postazioni richieste rispettando il requisito di tempo di trasferimento.

Un cobot può posizionare i pezzi per l'ispezione o eseguire operazioni di assemblaggio ripetitive come l'avvitatura e il posizionamento di componenti. La strumentazione richiesta, la precisione di posizionamento e le forze di processo devono essere verificate prima di selezionare il robot.

Per applicazioni che coinvolgono componenti pesanti, forze elevate o tempi ciclo impegnativi, un robot industriale convenzionale potrebbe essere una scelta migliore.

La decisione dipende dal processo produttivo piuttosto che dalla sola categoria di robot.

Un robot collaborativo può essere adatto quando:

• L'officina gestisce frequenti cambi di prodotto.

• I pesi dei pezzi rientrano nella capacità nominale del robot.

• Il tempo ciclo richiesto è compatibile con i limiti operativi del cobot.

• La distribuzione flessibile e la facilità di programmazione sono importanti.

• Gli operatori necessitano di accesso a postazioni di lavoro vicine.

Un robot industriale convenzionale può essere preferibile quando:

• La produzione richiede un throughput molto elevato.

• Il pezzo o la strumentazione sono pesanti.

• Il processo coinvolge forze elevate o requisiti di movimento impegnativi.

• È giustificata una cella di produzione dedicata ad alto volume.

• I pericoli del processo rendono più appropriata una cella robotizzata industriale protetta.

I robot collaborativi non eliminano automaticamente la necessità di protezioni. L'applicazione completa deve essere sottoposta a una valutazione del rischio, che includa il robot, la pinza, il pezzo, la macchina CNC, spigoli vivi, attrezzature in movimento e altri potenziali pericoli.

Prima di confrontare i modelli, le officine meccaniche dovrebbero definire i requisiti operativi effettivi.

Carico utile: Includere il pezzo, la pinza, gli adattatori e altri utensili di fine braccio. Controllare anche il carico e l'inerzia del polso, non solo il peso totale.

Portata: Misurare la distanza tra la base del robot, il mandrino o l'attacco della macchina e la posizione di carico del pezzo. Verificare che il robot possa accedere a ogni punto senza interferenze.

Tempo ciclo: Calcolare il tempo necessario per lo scarico, il carico, l'operazione della porta, il bloccaggio e il trasferimento del pezzo. La sequenza di gestione del cobot deve rientrare nel ciclo di produzione.

Ripetibilità: Verificare se il robot e l'attacco possono posizionare costantemente il pezzo per l'operazione di lavorazione. La ripetibilità da sola non garantisce un posizionamento accurato del pezzo.

Integrazione: Confermare come il robot comunicherà con la macchina CNC, opererà la porta, riceverà i segnali di completamento ciclo e risponderà ai guasti.

Sicurezza: Valutare se sono necessarie protezioni, scanner di sicurezza, interblocchi o altre misure protettive per l'intera cella.

I produttori che valutano la gestione di macchine collaborative possono considerare la serie Universal Robots UR o i robot collaborativi AUBO, a seconda del carico utile, della portata, dello spazio di installazione e dei requisiti di integrazione. Il modello appropriato dovrebbe essere selezionato utilizzando il pezzo effettivo e il layout della macchina piuttosto che il solo marchio del robot.

Gli utensili di fine braccio sono altrettanto importanti. Le pinze elettriche possono essere utili quando è richiesta una presa programmabile, mentre le pinze pneumatiche possono essere adatte per applicazioni con infrastrutture di aria compressa esistenti. Dita personalizzate, vassoi per pezzi e attacchi possono migliorare ulteriormente la coerenza della gestione.

Per un progetto completo di gestione di macchine, il sistema potrebbe anche richiedere interfacce macchina, attrezzature di sicurezza, trasportatori e supporto alla messa in servizio. La revisione di questi componenti insieme aiuta a identificare i problemi di integrazione prima dell'installazione.

Un progetto cobot dovrebbe essere valutato utilizzando il processo produttivo effettivo e i costi operativi.

Iniziare registrando il tempo attualmente impiegato per il carico e lo scarico, il tempo di inattività della macchina, il coinvolgimento dell'operatore, la frequenza dei cambi e il volume di produzione. Quindi stimare quanto di questo lavoro può essere realisticamente automatizzato.

La valutazione dovrebbe includere il robot e la strumentazione, l'integrazione, le attrezzature di sicurezza, la manutenzione e i requisiti di programmazione. Dovrebbe anche tenere conto dei compiti che richiedono ancora l'attenzione dell'operatore, come i controlli di qualità, il rifornimento e la gestione delle eccezioni di processo.

Un'installazione pilota su una macchina CNC adatta può aiutare a convalidare il tempo ciclo, l'affidabilità e il processo di cambio prima di espandere l'automazione a macchine aggiuntive.

I robot collaborativi hanno senso pratico nelle officine meccaniche quando la flessibilità, la gestione ripetitiva e la distribuzione semplice sono più importanti della massima velocità di produzione. La gestione delle macchine CNC è un ottimo punto di partenza, specialmente per i produttori che gestiscono pezzi diversi e frequenti cambi.

La soluzione migliore dipende dall'intera applicazione, inclusi il robot, la pinza, l'interfaccia CNC, gli attacchi e le misure di sicurezza. Una chiara valutazione di questi requisiti aiuta i produttori a decidere se un cobot o un robot industriale convenzionale offre un valore migliore a lungo termine.