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L’automazione dei processi manifatturieri sta assumendo un’importanza sempre più significativa e strategica in svariati settori industriali. A confermarlo sono i dati emersi dal Report “World robotics 2021” diffuso a fine 2022 dall’IFR

(International Federation of Robotics), secondo cui il 2021 è stato un anno da record per le vendite di robot industriali, con 486.800 unità distribuite a livello globale e un aumento del 27% rispetto all’anno precedente. A guidare questa evoluzione sono non solo settori tradizionali (dall’Automotive alla manifattura in generale), ma anche ambiti produttivi in cui il lavoro manuale ha sempre avuto un ruolo preponderante, come quelli dell’elettronica (+21%), della lavorazione di materie plastiche e di prodotti chimici (+21%) e di alimenti e bevande (+24%).

“In particolare, quello del Food & Beverage è un settore ancora a basso grado di automazione, ma all’interno del quale le aziende stanno iniziando ad integrare nelle proprie linee produttive un numero sempre più elevato di sistemi robotizzati avanzati, con l’obiettivo di migliorare sia i processi di lavoro che la loro gestione da parte degli operatori”, spiega Gioacchino Civiletti, Product Manager Robotics & Automation di Comau.

Comau è un’azienda di riferimento mondiale nello sviluppo di sistemi e prodotti avanzati per l’automazione industriale in svariati settori.

La sua offerta include tecnologie e sistemi per la produzione di veicoli elettrici, ibridi e tradizionali, robot industriali, soluzioni di robotica indossabile e collaborativa, strumenti per la logistica a guida autonoma, centri di lavorazione

Gioacchino Civiletti, Product Manager Robotics & Automation di Comau meccanica dedicati, servizi digitali interconnessi e sistemi in grado di trasmettere, elaborare e analizzare dati macchina e di processo. Con 50 anni di esperienza sul campo e una forte presenza nei maggiori Paesi industrializzati, Comau aiuta le aziende costruttrici, di tutte le dimensioni e di qualunque settore, a migliorare qualità e produttività, riducendo time-to-market e costi complessivi, con una gamma di servizi che si estendono dal project management alla consulenza, nonché ai servizi di manutenzione e training, per una vasta gamma di segmenti industriali.

“Una posizione – afferma Civiletti - che le consente di conoscere a fondo, e spesso di anticipare, le esigenze produttive di specifici segmenti di mercato. Per questo, ha sviluppato il nuovo Racer-5 SE, un robot ad alte prestazioni, altamente flessibile, certificato per operare in ambito alimentare e in ambienti sensibili, supportando i produttori lungo l’intera linea di lavoro - dalla movimentazione sicura dei prodotti alle operazioni di fine linea, come il packaging e la depallettizzazione”.

Le caratteristiche del nuovo robot

Racer-5 SE

Racer-5 SENSITIVE ENVIRONMENTS (Racer-5 SE) è un robot industriale a 6 assi ad alta velocità progettato per lavorare in condizioni speciali, rispondendo ai requisiti di velocità, precisione e ripetibilità necessari per operare in modo efficiente all’interno di camere bianche e in ambienti sensibili, come quelli del comparto alimentare.

“È un robot estremamente flessibile – precisa Civiletti -, dato che può essere utilizzato in qualunque posizione, su un piano d’appoggio, inclinato, montato a parete o a soffitto, permettendo di automatizzare facilmente linee preesistenti, applicazioni in camera bianca certificata e in ambienti sterili, riducendo al contempo i costi operativi complessivi e i tempi di messa in servizio”.

Racer 5-SE ha inoltre una lubrificazione per uso alimentare NSF H1 e un rivestimento protettivo resistente ai principali prodotti chimici utilizzati per la pulizia, come alcool e perossido di idrogeno. La sua struttura ha un grado di protezione IP67 per proteggerlo da acqua e polveri e una classificazione di alto livello ISO 5 per camere bianche (ISO 14644-1), che riducono al massimo il rischio di contaminazione.

Racer-5 SE: la tecnologia ideale per il comparto alimentare

Unendo la sua esperienza nel settore dell’automazione con quella dei propri partner, Comau è riuscita a realizzare un prodotto dalle prestazioni industriali che soddisfa gli standard di sicurezza, di igiene e di tracciabilità richiesti dal comparto alimentare.

“Abbiamo collaborato con il TÜV per permettere al Racer-5 SE di raggiungere un elevato grado di protezione a polveri, acqua e a sostanze detergenti, consentendo alle aziende di gestire le operazioni di lavaggio del robot diret- tamente all’interno dei propri stabilimenti. Racer-5 SE ha inoltre ottenuto da IPA la certificazione per operare in camera bianca e il certificato di prodotto da ICIM S.p.A. in accordo con il suo schema volontario accreditato per i materiali a contatto con gli alimenti basato sui regolamenti MOCA. Racer-5 SE è infatti certificato anche per il contatto accidentale con i prodotti alimentari, riducendo al minimo un’eventuale contaminazione”, afferma Civiletti. “Il nuovo robot di Comau – continua Civiletti - è una tecnologia ideale per tutte quelle imprese del settore alimentare, ancora poco automatizzate, che sono alla ricerca di una soluzione facile e veloce da integrare in linee preesistenti, per renderle più efficienti con costi e tempi ridotti, gestendo anche produzioni in piccoli lotti e ad elevata variabilità”. Data la sua dimensione piccola e compatta, Racer 5-SE è infine perfetto per la manipolazione di prodotti alimentari di piccola taglia con un’elevata ripetibilità (fino a 0,03 mm).

Le applicazioni industriali in cui il robot

Racer-5 SE risulta vincente

Grazie ad un ingombro ridotto e alla possibilità di montarlo agilmente in diverse posizioni, Racer-5 SE può essere impiegato per automatizzare operazioni lunghe, ripetitive e poco ergonomiche per l’uomo, destinando l’operatore a compiti con maggior valore aggiunto, come attività di programmazione dei robot, di controllo della linea o di valutazione della qualità. “Pensiamo, ad esempio, a linee produttive dove gli alimenti, nudi o confezionati, si muovono su nastri trasportatori: il robot Racer-5 SE può gestire tutte le attività di manipolazione che richiedono alta velocità e precisione, può selezionare e prelevare beni commestibili - come dolciumi o cioccolatini - per poi posizionarli all’interno di apposite scatole che verranno successivamente impacchettate e stoccate in magazzino”, spiega Civiletti. Essendo idoneo ad operare all’interno di camere bianche, con classe fino a ISO5, Racer-5 SE può essere utilizzato per applicazioni sicure e pulite, in ambienti protetti, che possono prevedere anche un contatto accidentale con gli alimenti – dalla manipolazione di cibi da forno o di salumi, che vanno imbustati, al confezionamento di alimenti biologicamente attivi come yogurt, latticini, carne o alimenti precotti. Lavorazioni in cui la presenza dell’uomo può aumentare la probabilità di contaminazione.

“Altre applicazioni interessanti, riguardano il recupero di prodotti dichiarati esteticamente non conformi per un problema produttivo e che quindi non superano il con- trollo finale di qualità. Si pensi ad esempio ad una scatola di cioccolatini danneggiata all’esterno. Spesso, in questi casi, i produttori scartano i prodotti difettosi, trasformandoli in rifiuto; in alternativa, un robot Racer-5 SE può occuparsi della riapertura sicura dei contenitori non conformi, prelevare i prodotti presenti al loro interno e reimmetterli nella linea di produzione. Operazione che contribuisce a ridurre il volume degli scarti, rendendo più efficiente il ciclo produttivo”, precisa Civiletti.

Food & Beverage e robotica: le possibilità di sviluppo futuro secondo Comau

“Racer-5 SE – afferma Civiletti - è il primo modello di una famiglia che in futuro potrà sicuramente ampliarsi ed evolvere in funzione delle specifiche necessità del settore alimentare. Questa versione nasce infatti dalla necessità di avvicinare le aziende che vi operano all’utilizzo e ai vantaggi della robotica antropomorfa, con l’obiettivo di aiutarle ad automatizzare applicazioni sensibili o troppo gravose per l’uomo”. Racer-5 SE è stato infatti progettato per ridurre il rischio di contaminazione all’interno della catena produttiva, ma a differenza di quando normalmente accade, è certificato non solo per la manipolazione sicura degli alimenti ma anche per il contatto accidentale con tali prodotti. “Una situazione che spesso viene sottovalutata, ma che può inficiare la qualità della merce e l’efficienza del processo di lavoro. La robotica però è solo uno dei tasselli

Chi è Comau

Comau, società parte di Stellantis, è leader mondiale nello sviluppo di sistemi e prodotti avanzati per l’automazione industriale. Comau ha il suo centro direzionale a Torino e opera attraverso una rete internazionale di 5 centri di innovazione, 5 digital hub, 12 stabilimenti di produzione, in cui lavorano 3.700 persone, presenti in 13 Paesi. Una rete globale di distributori e partner consente di rispondere velocemente alle esigenze dei clienti, ovunque si trovino nel mondo. Attraverso le attività di formazione curate dalla sua Academy, Comau si impegna inoltre a sviluppare le conoscenze tecniche e manageriali necessarie alle aziende per affrontare le sfide e le opportunità dell’Industria 4.0.

che consentono alle imprese di migliorare e rinnovare i propri processi produttivi. Grazie alla sua lunga esperienza nel campo dell’automazione e dell’Industria 4.0, Comau è infatti in grado di supportare i clienti con la proposta di soluzioni produttive complete, che affiancano l’uso di robot antropomorfi a tecnologie abilitanti e collaborative, dai sistemi di robotica mobile per migliorare la logistica a fine linea ai dispositivi di robotica indossabile, come l’esoscheletro MATE-XT, per supportare l’uomo nell’esecuzione di compiti ripetitivi e faticosi, a MI.RA/Depalletizer, una soluzione parte della famiglia MI.RA (Machine Inspection Recognition Archetypes), che utilizza telecamere 3D e avanzati algoritmi di intelligenza artificiale per prelevare e depallettizzare in modo preciso e veloce, scatole e contenitori, riducendo così tempi e costi di lavoro”, conclude Civiletti. 

Realizzata per sopportare i più rigorosi regimi di lavaggio, grazie alla combinazione della struttura IP69K e dei materiali resistenti alla corrosione, la serie di servomotori AKMH durerà per l’intera vita della macchina

Serie AKMH Serie AKMH: motori dal design innovativo per soddisfare i requisiti igienici dell’agroalimentare

Dal 1916, anno della sua fondazione, Kollmorgen progetta soluzioni su misura per ambienti difficili. Tra i progetti più importanti vi sono i motori usati per Jason Jr., il ROV utilizzato per esplorare il Titanic. Il culmine di queste esperienze è confluito nella serie di motori AKMH. Progettato per aree a contatto con alimenti e spruzzi, il motore AKMH riduce la durata delle operazioni di pulizia e manutenzione, contribuendo attivamente ad aumentare l’efficienza operativa globale delle macchine.

Le caratteristiche del motore AKMH

Tra le principali caratteristiche del motore AKMH c’è il ridotto rischio di richiamo prodotti. Il Food Modernization Safety Act (FMSA) offre al governo federale statunitense la possibilità di chiudere impianti, richiamare prodotti alimentari e comminare sanzioni pesanti per garantire la sicurezza pubblica nell’ambito della produzione di prodotti alimentari. Il motore AKMH è progettato per soddisfare i requisiti igienici più severi del settore con lo scopo di ridurre la possibile insorgenza di malattie causate da alimenti ed evitare costosi richiami di prodotti. Inoltre, questo motore è progettato per una rapida pulizia e maggiori tempi di attività. Soddisfa, infatti, le norme IP69K, EHEDG e 3A ed è realizzato con materiali per uso alimentare approvati dall’FDA. La selezione accurata di superfici piane e l’eliminazione di crepe e fessure evitano l’accumulo di corpi estranei e batteri. Il cavo e la carcassa dell’AKMH possono sopportare lavaggi quotidiani con prodotti chimici caustici a pressione e temperatura elevate. La robusta struttura non richiede l’uso di ripari e coperture per proteggere il motore da cicli di pulizia critici. Queste caratteristiche dei motori AKMH consentono una pulizia più rapida, mantenendo in funzione la macchina e aumentando l’efficienza operativa della linea di produzione. Un’altra sua prerogativa è la redditività. La serie di motori AKMH in acciaio inox è progettata per applicazioni in macchine in cui i livelli di asetticità sono fondamentali. L’AKMH è disponibile in 19 misure di motori standard con avvolgimenti multipli standard per ognuno al fine di adattarsi alle varie applicazioni di motori nell’industria dei cibi e delle bevande, nonché in quella farmaceutica. L’AKMH di Kollmorgen aiuta a mantenere gli standard più elevati di pulizia della macchina, aumentare l’efficienza operativa e ridurre la possibilità di costosi richiami.

L’integrazione in una linea per la produzione di alimenti e bevande già esistente

Ogni progettista desidera ottenere le massime pre- stazioni possibili per la sua macchina. Soprattutto nel settore alimentare e delle bevande, la sempre maggior richiesta di produttività e qualità elevate spinge gli OEM a progettare nuovi sistemi che siano il meglio possibile. Per i sistemi esistenti, la verità è che le macchine che operano sul campo non offrono sempre le prestazioni desiderate. Ad esempio, i motori possono essere soggetti a guasti prematuri se non sono stati adeguatamente progettati per resistere a frequenti cicli di lavaggio. L’approvvigionamento dei pezzi può risultare difficile e con tempi di consegna eccessivamente lunghi. Oppure, per stare al passo con la concorrenza, i produttori possono semplicemente voler spingere al massimo le prestazioni senza un consistente sforzo di progettazione ex novo. Per le macchine nuove e già esistenti, il vincolo a uno specifico fornitore di motion può sembrare un ostacolo insormontabile. Lo sviluppo degli impianti del settore alimentare richiede tempo, sforzo e dispendio elevati. La scelta di un fornitore è un impegno notevole: una volta deciso, cambiare partner è raramente fattibile. Con i motori Kollmorgen è possibile scegliere una fonte sicura di motori più affidabili senza dover rinunciare alla propria piattaforma di motion control e ricominciare dalle fasi iniziali.

I motori delle serie AKM e AKMH sono compatibili con gli azionamenti del sistema di automazione dei principali brand di PLC in qualsiasi ambiente di produzione di alimenti e bevande. È possibile abbinare questi motori agli specifici requisiti di tensione/encoder/formato dei vari sistemi di produzione, adattandoli perfettamente agli ingombri e garantendo affidabilità e prestazioni nettamente migliori.

Ad esempio, per tutti gli azionamenti standard da 240 Vca e 480 Vca, Kollmorgen offre motori igienici, lavabili e per uso alimentare con encoder digitale single-turn o multi-turn assoluto a 18 bit, 4096 giri, che utilizza il protocollo Hiperface DSL, e numerose altre opzioni di dispositivi di retroazione standard. Questi motori possono essere utilizzati con gli azionamenti dei principali brand di PLC.

In ambienti con elevati tassi di umidità e per i regimi di lavaggio più stringenti, la serie AKMH in acciaio inos- sidabile combina una struttura IP69K, materiali resistenti alla corrosione e un sistema di equalizzazione della pressione brevettato per eliminare la contaminazione da acqua e agenti chimici corrosivi, la causa principale di guasti al motore in ambienti soggetti a lavaggi.

Per gli ambienti a basso tasso di umidità con lavaggi meno frequenti, occorrono comunque motori ad alte prestazioni configurati per le esigenze di volta in volta presenti. I servomotori AKM Washdown e Food sono conformi alle specifiche grazie a un rivestimento protettivo 2-K, guarnizioni di classe IP67, hardware in acciaio inox, lubrificanti per uso alimentare e fornitura affidabile nelle quantità richieste e senza tempi di consegna eccessivi, ovunque nel mondo.

Motori dal design innovativo per impedire l’ingresso di acqua e contaminanti in ambienti sottoposti a lavaggi

Nel settore agroalimentare i processi di lavaggio rappresentano una delle cause principali di guasti ai motori. Sebbene tali processi siano necessari per rispettare i rigorosi requisiti di igiene, l’uso costante e l’ambiente aggressivo obbligano ad eseguire spesso operazioni di pulizia e manutenzione per mantenere sempre condizioni operative al massimo livello. Questa situazione rappresenta un problema anche per i progettisti più esperti. Per un’azienda olandese specializzata nella realizzazione di macchinari per taglio, posizionamento e confeziona- mento, la produzione di macchine facili da pulire e in grado di resistere a lavaggi intensivi è la norma. Tuttavia, per uno dei suoi ultimi progetti - il più grande mai attuato, con 118 motori e 190 azionamenti - l’azienda doveva creare due linee di produzione completamente personalizzate per un operatore agroalimentare canadese, rispettando al contempo requisiti di igiene estremamente rigorosi. Quattro piste per linea per tagliare, cuocere, raffreddare e confezionare gli alimenti in maniera uniforme a livello di peso ed aspetto: ci è voluto più di un anno dalla fase di progettazione alla consegna delle macchine. Si sono aggiunti al problema anche i limiti imposti dall’operatore agroalimentare: assenza di tubi cavi per i collegamenti, assenza di essudazione di materiale e utilizzo di una struttura con telaio a C. Le macchine standard del costruttore utilizzavano tuttavia motori in acciaio inossidabile con grado di protezione solo IP67 e dotati di albero inserito attraverso il carter, con conseguente possibilità di ingresso di acqua nella macchina e nel motore. Questa soluzione semplicemente non andava bene per il settore agroalimentare. Fortunatamente, il costruttore di macchine è riuscito a trovare un partner in grado di fornire i motori giusti per questo tipo di applicazione. Per risolvere i problemi e i requisiti in materia di igiene, il partner si è affidato ai servomotori AKMH di Kollmorgen per la progettazione delle macchine. Grazie ad una pulizia che richiede meno di 3 minuti e all’assenza di copertura protettiva, i motori AKMH di Kollmorgen sono perfetti per il settore degli alimenti e delle bevande. Durante l’uso la temperatura operativa interna al motore può superare i 100 °C con conseguente aumento della pressione interna e fuoriuscita dei gas dalle guarnizioni. A fine lavoro le temperature ritornano ai valori ambiente, talvolta raggiungono gli 0 °C con una riduzione della pressione interna al motore di 5,5 psi. Questa variazione di pressione può far entrare acqua e sostanze chimiche corrosive attraverso le guarnizioni, distruggendo rapidamente i cuscinetti di precisione presenti nel motore. Kollmorgen ha creato un design brevettato unico nel suo genere, in grado di impedire l’ingresso di acqua e sostanze chimiche durante e dopo l’uso. Per lo sfiato è prevista una porta installata direttamente sul motore che consente il livellamento continuo della pressione. Questa porta è dotata di una membrana in Gore che permette il passaggio di aria, ma impedisce l’ingresso di contaminanti. Si tratta di un design semplice che facilita la pulizia durante i lavaggi, ma protegge allo stesso tempo i cuscinetti presenti nel motore. Il motore è realizzato in acciaio inossidabile 316L, ha una finitura lucida completa da 32 μm e non presenta giunzioni che potrebbero favorire la penetrazione di alimenti o agenti patogeni. Anche la targhetta è incisa tramite laser per ridurre al minimo i punti di giunzione nell’involucro che può tollerare fino a 100 bar di pressione. 