Strumenti avanzati per la robotica innovativa

SPECIALE

STRUMENTI AVANZATI PER

la robotica innovativa

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L’ESIGENZA DI AUMENTARE L’EFFICIENZA NELLA PRODUZIONE UNITA ALLO SVILUPPO DI SOFTWARE DI SIMULAZIONE DEI PROCESSI E METODOLOGIE DI PROGRAMMAZIONE INNOVATIVE, HANNO FATTO SÌ CHE LA ROBOTICA RAGGIUNGESSE UN’IMPORTANZA TALE PER CUI OGGI RISULTA QUASI IMPOSSIBILE IMMAGINARE DI SVOLGERE ALCUNE LAVORAZIONI E MOVIMENTAZIONI DI COMPONENTI SENZA IL SUO AIUTO.

I

Di Patrizia Ricci

l continuo sviluppo tecnologico sta trasformando le macchine in alleati importanti per il miglioramento della qualità e la salvaguardia degli operatori in ottica “smart production”. E in un’industria sempre più 4.0, l’automazione e i suoi strumenti – robot e cobot, algoritmi e intelligenza artificiale – cambiano il modo di produrre e lavorare, aprono nuove opportunità, diventano sempre più ‘capaci’ e potenti. Mentre l’Artificial intelligence aiuta a trasformare le idee in prodotti. Robot e cobot vengono sempre più utilizzati in settori come la logistica, automotive, industria ‘pesante’, dei metalli, della meccanica, ma anche nella chimica e nel comparto aeroportuale. Secondo quanto dichiarato da Domenico Appendino, presidente di Siri, “l’automazione riduce i costi di produzione, quindi riduce i costi finali dei prodotti, e questo porta a un aumento della domanda dei prodotti, che richiede più produzione, quindi più lavoro, per cui l’automazione ha effetti positivi e diretti sull’occupazione. Come sappiamo bene, la robotica elimina i lavori meno qualificati, più faticosi e usuranti, ma aumenta nel complesso i livelli di occupazione aumentando il livello e il profilo di questa nuova occupazione”. I robot collaborativi rappresentano l’ultimo stadio evolutivo della robotica industriale. Sia perché incorporano sofisticati sistemi di sicurezza e di controllo di forza, sia perché sono automazioni in grado di assecondare il bisogno di flessibilità del mercato odierno adattandosi ai mutamenti in atto.

La robotica collaborativa La robotica collaborativa e avanzata sta diventando quindi una prerogativa indispensabile per l’automazione delle fabbriche del futuro. Agili, versatili e di facile programmazione, i robot industriali sono ormai strumenti di lavoro imprescindibili. Secondo le previsioni, a prescindere dalla situazione sanitaria, nel prossimo futuro la domanda di soluzioni di automazione aperte, facili da usare e flessibili continuerà ad aumentare. Le aziende manifatturiere, infatti, saranno costrette a digitalizzare ulteriormente i loro processi per mantenere alta l’efficienza della produzione e le capacità di consegna. In base alle esigenze espresse dai clienti, ci si aspetta che aumenti sensibilmente la richiesta di semplicità, apertura e flessibilità di sistemi di automazione che funzionino come un ecosistema. Sarà sempre maggiore la richiesta di piattaforme di automazione - sistemi composti da soluzioni hardware e software – caratterizzati da un sistema operativo e standard completamente aperti, tecnologia basata su app per la programmazione, engineering basato sul web e connettività IoT completa. La robotica collaborativa permette alle PMI di gestire flussi produttivi in costante cambiamento e ampliare il portfolio dei prodotti senza stravolgere layout e processi. I robot collaborativi hanno inoltre ampliato le possibilità di automazione anche alle aziende piccole e

medie e in settori che non si erano mai rivolti prima al mercato della robotica grazie ad una semplicità di programmazione, che li rende accessibili anche ai meno esperti, un costo contenuto, che consente anche ad una piccola azienda locale di sostenere l’investimento, un rapido ritorno dell’investimento, motivo che – sommato al precedente – li rende particolarmente appetibili dalle PMI, una flessibilità operativa, che li rende gli strumenti adatti per aziende che producono su lotti corti ad alto mix, ed infine, grazie alle dimensioni contenute, che li rendono integrabili anche in layout privi di spazio. Oltre ai fattori sopra elencati, un altro elemento che rende i cobot un tassello essenziale della moderna concezione della robotica è la loro capacità di operare in stretta connessione con l’essere umano, una prerogativa definita ‘collaboratività’. In pratica sono strumenti in grado di guidare la transizione all’automazione in maniera socialmente sostenibile in quanto non sostituiscono l’uomo, ma si limitano a sollevarlo da alcune lavorazioni, tipicamente le più ripetitive, sporche e pericolose, facilitando l’introduzione di nuove e più qualificate competenze in azienda, e supportando la crescita professionale degli operatori. Con l’avvento e l’introduzione della tecnologia robot assistiamo quindi all’ottimizzazione sempre crescente del processo produttivo.

L’automazione robotica industriale Lo sviluppo dell’Industria 4.0 ha notevolmente diffuso l’impiego di sistemi di automazione robotica industriale, anche in aziende di dimensioni ridotte. Possiamo senza alcun dubbio affermare che l’esigenza di aumentare l’efficienza nella produzione e di sviluppare nuovi percorsi di business ha fatto sì che, nel settore industriale, i robot meccanici abbiano raggiunto un’importanza tale per cui risulta quasi impossibile immaginare di svolgere alcuni lavori senza il loro aiuto.

Ma che cos’è l’automazione robotica industriale, in cosa consiste?

Porsi questa domanda è indispensabile per comprendere cos’è e come funziona l’automazione robotica industriale. Questo comporta inoltre l’analisi dei termini che la compongono, premessa fondamentale per ragionare anche sugli strumenti che sono alla base dell’innovazione robotica. Un robot è una macchina multifunzione riprogrammabile, autonoma o semi autonoma, capace di svolgere una serie di compiti al fianco o in sostituzione dell’uomo, che può eseguire mansioni esclusivamente meccaniche e ripetitive, gestire oggetti attraverso movimenti programmati precedentemente; oppure può adeguare il proprio comportamento all’ambiente circostante grazie all’intelligenza artificiale che acquisisce dati, li elabora e modifica gli input alla macchina, ottimizzando il lavoro. La robotizzazione dei processi è una strategia di automazione che può essere definita come l’applicazione di tecnologie che consentono la gestione e il controllo del processo, standardizzando le lavorazioni e ottenendo incrementi di produzione, costi inferiori, maggiore precisione e affidabilità. Di conseguenza, è M &A | OTTOBRE 2021

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SPECIALE I N NOVAZ ION E ROBOTICA possibile affermare che l’automazione robotica industriale prevede la realizzazione del lavoro industriale attraverso l’utilizzo di sistemi automatici, i robot, e un sistema di automazione che sostituisce l’uomo nella catena di montaggio, realizzando sempre lo stesso lavoro ad un ritmo costante e frenetico.

Il sistema robotico Il sistema robotico nasce dall’interconnessione di quattro sottosistemi: il sistema meccanico, il sistema di attuazione, il sistema di misura ed infine il sistema di controllo.

Il sistema meccanico Quello che viene solitamente chiamato ‘braccio’ di un manipolatore robotico e che costituisce la struttura meccanica o catena cinematica del sistema è costituito da una serie di corpi rigidi (link) interconnessi da articolazioni meccaniche, i giunti (joint). Un’estremità della catena è costituita dalla base, fissata a terra, mentre al termine dell’ultimo link (flangia) troviamo l’organo terminale (end effector), su cui può essere montata una pinza (gripper) oppure uno strumento di lavoro (tool). La catena cinematica aperta, cioè caratterizzata una sola sequenza di link che connette i due estremi della catena, la base e l’end effector, è la struttura meccanica tipica di un manipolatore robotico industriale. In una catena cinematica aperta ogni giunto prismatico o rotoidale fornisce alla struttura un singolo grado di libertà. I gradi di libertà distribuiti lungo la struttura meccanica sono di fondamentale importanza nella robotica perché ad essi è legato il compito che può essere eseguito da un manipolatore. Per posizionare ed orientare un oggetto in modo arbitrario nello spazio tridimensionale, il robot necessita di 6 gradi di libertà (6 DOF): 3 per posizionare l’oggetto e 3 per orientarlo rispetto ad un sistema di coordinate di riferimento.

Per questo, la maggior parte dei robot industriali presenta 6 giunti e 6 link. Qualora il numero di gradi di libertà di cui è dotato un robot sia maggiore del numero di gradi di libertà effettivamente necessari per eseguire un certo compito, il manipolatore si dice ridondante da un punto di vista cinematico. Il tipo e la sequenza dei gradi di libertà permette di distinguere tra Robot Cartesiano, Robot SCARA e Robot antropomorfo. Oltre alla sicurezza intrinseca della struttura meccanica nei confronti di un operatore, la ridondanza cinematica, ha permesso la nascita della robotica collaborativa ed è una caratteristica dei cobot. Bracci ridondanti (7 DOF) garantiscono una maggiore destrezza nell’esecuzione del compito.

Attuatori Il sistema di attuazione è alla base del moto dei giunti impostato dal sistema di controllo ed è generalmente composto da una sorgente di alimentazione, un amplificatore di potenza, un servomotore e un organo di trasmissione. L’esecuzione del moto dei giunti richiede basse velocità e alte coppie, i servomotori invece producono elevate velocità e basse coppie in condizioni operative ottimali. Servono quindi gli organi di trasmissione la cui funzione è quindi rendere compatibili velocità e coppie dei motori e dei carichi movimentati e realizzare il trasferimento di coppia meccanica dagli uni agli altri. Gli organi di trasmissione permettono inoltre di migliorare le prestazioni statiche e dinamiche alleggerendo la struttura meccanica attraverso il 74

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posizionamento dei motori alla base del robot. Le ruote dentate, che consentono la rotazione/traslazione dell’asse di rotazione, le coppie vite-madrevite, che convertono il moto rotatorio in traslatorio, le cinghie dentate e le catene, che consentono di dislocare il motore rispetto all’asse del giunto, gli alberi di trasmissione e gli harmonic drive, costituiscono le trasmissioni tipicamente adottate nei robot industriali. La movimentazione dei giunti è affidata a motori che permettono la realizzazione del moto desiderato della struttura meccanica, classificabili in tre gruppi in funzione del tipo di potenza in ingresso: pneumatici, che trasformano l’energia pneumatica fornita da un compressore in energia meccanica attraverso pistoni e turbine; idraulici, che trasformano l’energia idraulica immagazzinata in un serbatoio di accumulazione in energia meccanica grazie a pompe specifiche; ed elettrici, che utilizzano l’energia elettrica fornita dal sistema di distribuzione e la trasformano in energia meccanica.

Sensori L’uomo e il robot sono sempre più vicini. In questo contesto i sensori rivestono un ruolo determinante perchè consentono ai robot di percepire la realtà con maggiore precisione, condizione essenziale per una collaborazione alla pari che soddisfi tutte le esigenze della robotica: Robot Vision, Safe Robotics, End-of-Arm Tooling e Position Feedback. Possiamo distinguere in due tipologie principali: • sensori propriocettivi che misurano lo stato interno del robot, ovvero la posizione e la velocità di giunto, e la coppia al giunto.

Il loro utilizzo è necessario per la calibrazione cinematica, per l’identificazione dei parametri dinamici e per il controllo.

• sensori esterocettivi che invece consentono di caratterizzare l’interazione del robot con l’ambiente esterno, aumentandone l’autonomia. Quelli più comuni sono i sensori di forza, i sensori

del fascio luminoso nei fori comporta l’attivazione dell’uscita. La rilevazione dello spostamento angolare avviene mediante il “conteggio” degli impulsi generati dal fotorilevatore alla propria uscita.

L’encoder assoluto permette la codifica della posizione assoluta ed è costituito da un disco con aree trasparenti ed opache, disposte su colone circolari concentriche, esposto ad un fascio di luce infrarossa acquisito da foto-ricevitori. Gli encoder incrementali hanno un uso più comune rispetto a quelli assoluti, poiché sono più semplici da realizzare e quindi meno costosi. Un resolver è un trasformatore elettrico utilizzato per misurare l’angolo di rotazione. Per lo più i resolver hanno l’aspetto di un motore elettrico con avvolgimenti in rame sullo statore e un rotore di metallo lavorato. L’accoppiamento induttivo tra gli avvolgimenti del trasformatore varia in funzione dell’angolo. Eccitando il trasduttore di posizione angolare con un segnale in corrente alternata, si misura la tensione degli avvolgimenti del trasformatore e si ottiene un segnale elettrico in corrente alternata la cui ampiezza è proporzionale all’angolo.

Sensori esterocettivi

tattili, i sensori di prossimità ed infine i sensori di visione. Il loro utilizzo riveste un ruolo centrale per il controllo dell’interazione con l’ambiente, per l’evasione da ostacoli (obstacle avoidance), per la localizzazione di robot mobili e per la navigazione in ambienti sconosciuti.

Sensori propriocettivi I sensori di posizione forniscono un segnale elettrico proporzionale allo spostamento (lineare o angolare) di un organo meccanico rispetto a una posizione di riferimento. Gli encoder e i resolver sono quelli più usati in robotica per la determinazione dello spostamento angolare dei giunti prodotto dai servomotori.

L’encoder è un trasduttore di posizione in grado di convertire la posizione angolare in un codice digitale, il cui funzionamento si basa sul principio fotoelettrico. Si distinguono in incrementali, quando i segnali d’uscita sono proporzionali in modo incrementale allo spostamento effettuato e assoluti, quando ad ogni posizione dell’albero corrisponde un valore ben definito. Gli encoder incrementali segnalano unicamente gli incrementi (variazioni) rilevabili rispetto a un’altra posizione assunta come riferimento. Questi incrementi sono indipendenti dal verso di rotazione il quale, non può essere rilevato da questo tipo di trasduttori. È costituito da un disco di materiale plastico, sul quale sono stati ricavati dei fori o, più comunemente, alcune zone particolarmente trasparenti attraverso le quali è possibile il passaggio di un fascio luminoso. Il disco viene calettato sull’albero dell’apparecchiatura di cui si vuole rilevare lo spostamento angolare. Di conseguenza ad ogni spostamento dell’albero si ha uno spostamento uguale dell’encoder. In corrispondenza dei fori, su una superficie del disco, viene applicato un dispositivo fotoemettitore, mentre sull’altra un dispositivo fotorilevatore. L’attraversamento

Dato che solitamente un robot interagisce con l’ambiente di lavoro, manipolando oggetti o compiendo operazioni su superfici, quali ad esempio, la finitura, la sbavatura, le lavorazioni di parti meccaniche e l’assemblaggio, è opportuno adottare strategie di controllo che tengano conto delle forze che si generano al contatto. Occorrono quindi dei dispositivi per la misura delle forze (e delle coppie), ricavabile per via indiretta dalla misura della deformazione degli estensimetri, componenti base di un sensore di forza, che sfrutta la variazione di resistenza di un conduttore al variare della lunghezza e della sezione. I sensori esterocettivi forniscono la conoscenza dello stato esterno, come le osservazioni dell’ambiente e dei suoi oggetti. Un sensore di forza comunemente adottato nei manipolatori robotici permette la misura delle tre componenti di forza e le tre componenti di momento rispetto ad un sistema di riferimento solidale al sensore. Oltre ai sensori di forza, il robot è dotato di organi di visione artificiale costituiti da sensori che imitano il senso umano della vista e consentono misure dell’ambiente senza il contatto. Le tecnologie di visione, sorta di occhi intelligenti, sono prive di contatto: l’unica sorgente di informazione è rappresentata dalle immagini e quindi gli oggetti non vengono interessati da nessun tipo di contatto di tipo meccanico. Tutte le informazioni estratte da un’immagine possono essere recuperate tramite un sistema di visione opportunamente programmato. I sistemi di visione, che costituiscono un mercato da 74,9 miliardi di dollari entro il 2027, permettono di svolgere il riconoscimento di errori, di migliorare i processi produttivi e insegnare alle macchine, tramite machine learning, come riconoscere malfunzionamenti e imperfezioni. Si prevede che l’aumento della digital transformation mediante l’adozione di sistemi IoT e AI e di Industria 4.0 forniranno opportunità redditizie per il mercato della machine vision nei prossimi 7 anni. I sistemi di visione artificiale restano infatti una delle tecnologie chiave nel campo dell’automazione industriale, in quanto possono trovare applicazione virtualmente in tutte le industrie sia manifatturiere che di processo, con vantaggi rilevanti sia nell’esecuzione di verifiche di conformità che nell’implementazione di sistemi di guida per robot.

SPECIALE I N NOVAZ ION E ROBOTICA

SOLUZIONI DALLE AZIENDE FANUC

5 BUONE RAGIONI PER SCEGLIERE UN ROBOT FANUC PER L’AUTOMAZIONE DELLE MACCHINE L’Automazione di macchine e processi è la chiave per aprire lo scrigno dei tesori dell’efficienza produttiva. Per alcune aziende, però, l’automazione costituisce tuttora un obiettivo di non semplice attuazione, per diverse ragioni. Eppure non c’è nulla di complicato nell’automazione dei processi produttivi, soprattutto quando ad occuparsene è un riferimento affidabile e competente come FANUC. Ma perché scegliere proprio un robot FANUC per l’automazione delle macchine? Ecco 5 buoni motivi per essere certi di ottenere un miglioramento netto nella produttività dei propri impianti.

L’unione fa la forza FANUC è da più di 60 anni il fornitore leader globale di soluzioni per l’automazione di fabbrica. È anche l’unica azienda del settore a produrre controlli numerici, robot industriali e collaborativi, macchine utensili intelligenti e a fabbricare internamente tutti i componenti necessari come azionamenti, motori, amplificatori e moduli di alimentazione, per un controllo totale della qualità del prodotto finale, che è infatti riconosciuto essere il più affidabile del mercato. Questa esperienza a 360 gradi trova espressione nel concetto ONE FANUC. Tutti i prodotti FANUC condividono lo stesso ambiente di programmazione, con evidenti vantaggi in termini di semplicità di integrazione e di utilizzo e avviamento rapido delle applicazioni. L’asservimento macchina non è più così fuori portata: tutti gli elementi tecnologici fanno infatti riferimento ad un unico produttore, e parlano tra loro senza difficoltà condividendo linguaggi e protocolli.

Il robot perfetto per qualsiasi esigenza produttiva Con un’offerta di oltre 100 modelli che coprono carichi utili da pochi kg fino a 2,3 tonnellate, FANUC risolve i problemi di installazione legati a spazio e applicazione con la sua gamma di robot top mount, a pavimento, ad angolo. Precisione, ripetibilità e velocità sono le caratteristiche che da sempre contraddistinguono i robot del colosso giapponese. Inoltre, il ritorno dell’investimento è rapido, come facilmente verificabile con il tool gratuito FANUC ROI Calculator. L’impiego di un robot collaborativo per l’asservimento macchina rappresenta poi un’opzione di grande interesse. I cobot sono infatti leggeri, versatili, efficienti; possono lavorare insieme agli operatori occupando poco spazio in virtù del loro profilo agile, e senza l’ingombro di recinzioni di sicurezza. Inoltre, i robot FANUC possono totalizzare in media fino a 3850 ore prima che sia 76

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consigliato effettuare la manutenzione preventiva.

Cobot CRX: l’asso nella manica per le PMI La nuova gamma di robot collaborativi FANUC CRX risponde alle sempre più pressanti esigenze di flessibilità e versatilità delle imprese di dimensione anche medio-piccola. È facile da integrare e da configurare grazie alla programmazione drag&drop, e coniuga prestazioni elevate ad un’interfaccia ergonomica davvero semplice, alla portata di tutti, anche di chi non ha mai programmato un robot. La funzione di guida a mano abilita l’insegnamento delle traiettorie dal vero. Per un’azienda che produce piccoli lotti, asservire la macchina con un robot collaborativo intuitivo come CRX costituisce un vantaggio non da poco, perché può avviare i task in un attimo e, quando il flusso di lavoro cambia, riconvertirlo altrettanto velocemente. Gli operatori possono controllare la lavorazione a bordo macchina senza dover fermare il robot, che è predisposto per arrestarsi quando rileva un ostacolo nella sua traiettoria definita, oppure ispezionare la qualità dei pezzi prelevati dal robot dalla macchina.

Ancora più performanti con gli accessori FANUC offre una gamma di accessori che potenziano le funzionalità e il rendimento dei robot. Sensori di forza, sensori di visione 2D/3D, funzioni di sicurezza (DCS) e protezione anticollisione (HSDC), un sistema di controllo delle vibrazioni ad auto-apprendimento (LV), software per la programmazione, simulazione e formazione offline (ROBOGUIDE), protezione contro polvere e liquidi (SDLP), encoder secondari e bus di campo plug&play.

Integrare un robot FANUC è semplice, per davvero Per quanto riguarda la possibilità di integrare facilmente un robot/cobot di asservimento per la macchina utensile, FANUC ha sviluppato un tool che semplifica la vita degli addetti alla programmazione. Si tratta di QSSR - Quick & Simple Start-up of Robotization, una funzionalità software del CNC che consente di collegare subito con un cavo Ethernet il controllo numerico e il robot, e programmare quest’ultimo direttamente dall’interfaccia video disponibile a bordo macchina. Tutti possono trarre vantaggio dall’impiego di QSSR, ma la vera differenza la fa per le PMI e le officine specializzate che devono automatizzare la produzione in tempi rapidi e mantenere sotto controllo i costi di sviluppo, e che magari non hanno conoscenze approfondite di programmazione robotica ma già sono abituate ad usare e programmare le macchine.

COGNEX

IL SOFTWARE COGNEX VISIONPRO ABBATTE LE BARRIERE TRA IL DEEP LEARNING E LA VISIONE TRADIZIONALE Due nuove principali versioni offrono strumenti di visione avanzati e una più stretta integrazione del deep learning in una piattaforma ad alte prestazioni.

Cognex Corporation, leader globale nella visione artificiale, presenta VisionPro® 10.0 e VisionPro Deep Learning 2.0, due nuove versioni della sua linea di software di visione VisionPro. VisionPro 10.0 è un importante aggiornamento della propria piattaforma basata su PC, leader del settore, che offre prestazioni delle applicazioni più veloci e una configurazione delle stesse più semplice. VisionPro Deep Learning 2.0 è stato progettato per integrarsi strettamente con VisionPro 10.0, consentendo ai clienti di combinare deep learning e strumenti di visione tradizionali nella stessa applicazione. Le nuove versioni introducono anche strumenti di visione avanzati per applicazioni di misurazione e ispezione di precisione. SmartLine è il primo strumento intelligente ibrido del settore. Combina la ricerca di linee avanzata con deep learning per scene complesse con dati di posizione precisi provenienti da algoritmi di visione tradizionali. Il nuovo segmentatore ad elevato grado di dettaglio VisionPro Deep Learning è progettato per impegnative applicazioni medicali ed elettroniche che richiedono una misurazione precisa di scalfitture, graffi, contaminazioni e altri difetti.

Dall’azienda si commenta che più il deep learning prende piede nei siti produttivi, più si registra che molte applicazioni a supporto della produzione richiedono ben oltre la semplice visione tradizionale o del solo deep learning, ma hanno bisogno di entrambe per un’ottimale soluzione. Il nuovo VisionPro consente dunque agli utenti di sfruttare più facilmente l’intera gamma di potenti tecnologie di visione Cognex per affrontare sfide visive nuove e sempre più complesse.

Costi ridotti con le soluzioni di filettatura personalizzate di Eichenberger

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Un’impresa del gruppo Festo

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Passion for Perfect Motion

SPECIALE I N NOVAZ ION E ROBOTICA

HEIDENHAIN

ELEVATA PRECISIONE E SICUREZZA DI MOVIMENTO PER ROBOT I robot stanno conquistando settori di attività sempre più complessi: vengono impiegati, ad esempio, per lavorazioni ultraprecise su componenti di grandi dimensioni come le fusoliere oppure si muovono come cobot nella collaborazione diretta uomo-robot. In entrambi i casi, la precisione di movimento del braccio del robot è un requisito di impiego essenziale.

Le nuove soluzioni encoder per la robotica di HEIDENHAIN consentono di ampliare la vostra gamma di applicazioni.

Innovativo: due trasduttori rotativi in uno Con l’obiettivo di favorire un sensibile risparmio di costi e spazi, il dual encoder KCI 120 Dplus HEIDENHAIN fornisce motor feedback e misurazione di posizione in un unico trasduttore rotativo.

Con la misurazione di posizione a valle del riduttore di velocità, KCI 120 Dplus compensa le imprecisioni strutturali di robot altamente mobili e dinamici. Per ottenere la mobilità desiderata, i robot a braccio articolato lavorano, ad esempio, con una cinematica seriale e con fino a sei assi, ciascuno dei quali influisce sull’accuratezza: ogni asse è azionato da un servomotore con un riduttore di

velocità che presenta errori di posizione zero, errori di inversione ed elasticità delle articolazioni; forze ed effetti dinamici del processo di lavorazione compromettono l’accuratezza di posizione. Per la sua doppia funzionalità, KCI 120 Dplus dispone di un’unità di scansione centrale e due dischi graduati separati, offrendo così dimensioni compatte e facilità di integrazione. L’interfaccia EnDat 2.2 puramente seriale con Functional Safety consente inoltre l’impiego in applicazioni sicure come la collaborazione uomoKCI 120 Dplus per muovere i robot con elevata precisione.

robot.

Trasduttori rotativi KCI 1300 e KBI 1300 per motori compatti di robot Nelle applicazioni del settore della robotica, in particolare per i robot collaborativi e i servo motor compatti,

KCI 1300 e KBI 1300: encoder leggeri e di dimensioni contenute.

grande attenzione viene posta su due aspetti: dimensioni ridotte ed elevata affidabilità. I trasduttori rotativi KCI 1300 o KBI 1300 sono stati messi a punto da HEIDENHAIN partendo dalla comprovata tecnologia delle serie KCI 1319/KBI 1335. I nuovi sistemi di misura induttivi sono composti da un’unità di scansione e un disco graduato con fissaggio a vite o in alternativa un disco graduato con mozzo da applicare a pressione sull’albero motore. Tra i vantaggi offerti da questi encoder possiamo ricordare alcuni aspetti come: esecuzione molto compatta, peso ridotto, le ampie tolleranze che agevolano il montaggio meccanicamente sicuro. La trasmissione sicura dei dati avviene tramite l’interfaccia bidirezionale EnDat 2.2 con Functional Safety. Un sensore di temperatura esterno protegge dal sovraccarico. I trasduttori rotativi KCI 1300 e KBI 1300 sono quindi perfettamente idonei per l’impiego in servomotori compatti per robot.

OMRON

SERIE DI ROBOT I4H SCARA DI NUOVA GENERAZIONE PER GESTIRE CARICHI PIÙ PESANTI Le caratteristiche principali dell’i4H SCARA includono: Carichi più elevati: lo i4H SCARA di OMRON è in grado di gestire carichi pesanti fino a 15 kg. Questi carichi più elevati sono fondamentali in applicazioni quali carico e scarico delle macchine, pallettizzazione e pick & place. L’i4H è ideale per le aziende del settore automobilistico, Food & Beverage e dei beni di consumo.

Integrazione perfetta nelle linee di produzione esistenti: la connettività EtherCAT di OMRON consente la sincronizzazione tra altri dispositivi di 78

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automazione, il che facilita processi avanzati di assemblaggio, inserimento e montaggio che richiedono accuratezza e produttività elevate, oltre a garantire il controllo qualità con l’integrazione della visione. Inoltre, l’i4H è disponibile in un’ampia gamma di configurazioni per adattarsi a qualsiasi cella di lavoro.

Ottimizzazione dei tempi di attività: gli utenti sono in grado di controllare e ridurre i tempi di fermo non pianificati utilizzando le migliori funzioni di manutenzione interattiva integrate. L’i4H è dotato di un primo display integrato per semplificare la risoluzione dei problemi e

del primo indicatore al mondo dello stato di “salute”. L’utente può intraprendere l’azione appropriata semplicemente osservando il colore visualizzato sul robot.

Le caratteristiche principali includono: • Capacità di carico fino a 15 kg • Opzioni di portata di 650 mm, 750 mm e 850 mm • Cannotto standard opzionale di 210 mm o 410 mm di lunghezza • Tutti e tre i modelli possono essere montati a pavimento, a parete* o a soffitto • Programmazione EtherCAT ed Ethernet • I primi indicatori al mondo dello stato di

IGUS

IL NUOVO SISTEMA DI ALIMENTAZIONE TRIFLEX TRX RIVOLUZIONA IL MOVIMENTO 3D DEI ROBOT La catena portacavi telescopica TRX igus permette di risparmiare spazio sul robot e di ottenere una lunghezza di ritrazione fino al 40%.

Per semplificare la guida e la movimentazione dei cavi sui robot industriali, igus ha sviluppato un sistema sicuro e compatto: la catena portacavi a quattro dimensioni triflex TRX. Un sistema di nuovissima concezione che si sostituisce ai tradizionali equipaggiamenti e sistemi di ritrazione per robot. La sua peculiarità? 40% della lunghezza di ritrazione viene garantita da un unico meccanismo telescopico all’interno della catena stessa.

In questo modo l’utente può ricavare spazio sul terzo asse del robot, con una riduzione di peso dell’83% e un risparmio anche sui costi, generalmente alti, associati ai sistemi di ritrazione.. Le catene portacavi per movimenti tridimensionali triflex R igus sono molto diffuse per guidare cavi e tubi sui robot industriali. Finora sul terzo asse venivano impiegati sistemi di ritrazione per prevenire la formazione di anse alla catena durante il movimento del robot che avrebbero potuto ostacolarne il corretto funzionamento. “Ma lo spazio disponibile sugli assi dei robot si riduce sempre di più. Era quindi necessario proporre una soluzione innovativa” spiega Jörg Ottersbach, Responsabile della Business Unit catene portacavi presso igus GmbH. In brevissimo tempo, è stato sviluppato il sistema triflex TRX partendo dal sistema per catena portacavi triflex R. Si tratta di una catena portacavi con sistema di ritrazione già integrato. “Grazie a TRX abbiamo realizzato un sistema compatto che si può fissare direttamente sul terzo asse. Grazie al principio di “estrazione telescopica” e all’avvolgimento dei cavi “a spirale”, il sistema di alimentazione si torce su se stesso, si allunga e si accorcia fino al 40%” spiega Ottersbach. Questo è possibile grazie ad un meccanismo innovativo con sistema di connettore a vite ed una banda elastica di ripristino integrati. La banda elastica

Il nuovo sistema TRX igus - una soluzione salvaspazio per il terzo asse del robot con recupero di lunghezza fino al 40% (Fonte: igus GmbH).

riporta le maglie della catena al punto di partenza e permette di regolare la forza di ritrazione. I cavi, posizionati a spirale nella catena, sono guidati nel loro movimento in modo sicuro. Cavi e tubi vengono fissati al centro della TRX in modo da non perdere il loro allineamento durante la movimentazione della catena.

Peso ridotto dell’83% Rispetto agli altri sistemi di ritrazione, questo sistema permette di ridurre il peso fino all’83% e l’ingombro totale viene dimezzato. In questo modo è possibile migliorare ulteriormente le prestazioni del robot. Questa soluzione è vantaggiosa anche dal punto di vista economico perché permette di evitare i costi del sistema di ritrazione. TRX può essere facilmente collegata a catene triflex R esistenti della serie TRE. E come nelle catene triflex R, le fessure laterali presenti sulla catena permettono di inserire i cavi, dall’esterno in modo semplice e veloce. Gli utenti possono scoprire la nuova TRX online, visitando lo stand fisicovirtuale igus.

“salute” • Funzioni di manutenzione interattiva Informazioni su “innovative-Automation” Di recente, OMRON ha sviluppato un concetto di innovazione della produzione, chiamato “innovativeAutomation”, con il quale OMRON è attualmente impegnata a portare l’innovazione negli impianti di produzione attraverso le tre innovazioni chiave, o le tre “i”.

L’azienda mira così a migliorare in maniera significativa la produttività degli impianti di produzione al fine

di ottenere una produzione ad alto valore aggiunto. Con la prima “i”, che sta per “integrazione” (evoluzione del controllo), OMRON cerca di sviluppare la tecnologia di controllo automatizzato in modo che qualsiasi operatore, anche

se inesperto, possa eseguire senza sforzo lavori che in precedenza richiedevano le competenze di operatori esperti. Con la seconda “i”, che sta per “intelligenza” (sviluppo dell’intelligenza per mezzo dell’ICT), OMRON cerca di creare apparecchiature e linee di produzione in continua evoluzione.

Per la terza “i”, di “interattività”, OMRON persegue lo sviluppo di una nuova relazione armoniosa tra operatori e macchine; lavorando nello stesso ambiente di lavoro, le macchine saranno in grado di assistere gli operatori riconoscendo i pensieri e il comportamento umani con modalità che solo OMRON può offrire.

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SPECIALE I N NOVAZ ION E ROBOTICA

QFP

AFGS, LA SOLUZIONE AUTOMATIZZATA PER IL CONTROLLO DI FLASH AND GAP QFP, azienda italiana con sedi in Umbria ed in Veneto, una delle principali realtà italiane in ambito metrologico e del controllo qualità, ha sviluppato una soluzione automatizzata per i controlli di flash e gap, cordoni di saldatura, smussi e angoli, raccordi, che integra un robot collaborativo e il sensore laser GapGun Pro 2.

AFGS, Automatic Flash and Gap System, sfrutta i vantaggi della metrologia senza contatto forniti dal sensore laser GapGun Pro e quelli di flessibilità e collaboratività dei cobot. AFGS può essere implementato in due diversi contesti applicativi come strumento per il controllo di processo: a bordo linea (at line) o fuori linea (off line) ad esempio per il controllo di componenti su calibri.

Se configurato in modalità at line il componente transita nella stazione di controllo dove AFGS esegue le misure dei particolari secondo il piano di ispezione definito.

Il cobot movimenta la testa laser che esegue i controlli e restituisce al database i risultati evidenziando eventuali non conformità. Il componente non conforme può eventualmente tornare alle stazioni precedenti per i

necessari rework o essere scartato.

Se utilizzato invece per il controllo off line ad esempio in abbinamento ai calibri per il controllo dei componenti il vantaggio è di poter sostituire la sensoristica che viene usualmente utilizzata nei calibri stessi consentendo l’impiego di un unico sensore in luogo di decine di sensori montati

direttamente nei calibri. Ne derivano innumerevoli vantaggi operativi e di costi.

I settori che possono sperimentare maggiori vantaggi dall’adozione di questa soluzione sono quelli della plastica (dove concorrono molti elementi assemblati di cui è

necessario verificare la conformità degli accoppiamenti), della lamiera e della produzione meccanica.

I vantaggi offerti dalla soluzione sono diversi.

Economici. Si tratta di una soluzione con unico sensore, in luogo dei molti sensori installati su calibro, che porta a riduzioni anche di decine di migliaia di euro del costo dell’applicazione.

Di processo. AFGS è semplice da utilizzare e interconnesso al MES aziendale, favorendo così la corretta registrazione degli esiti dei piani di controllo.

Inoltre l’integrazione su robot collaborativo lo rende una soluzione flessibile, sicura, di semplice e rapida riprogrammazione in caso i piani di controllo subissero variazioni.

Infine, si semplifica anche il settaggio, poiché vi è solo un sensore da calibrare invece di molti.

Di prodotto. GapGun è uno strumento di metrologia senza contatto: questo annulla del tutto i rischi di eventuali deformazioni subite dal componete nelle attività di misura altrimenti svolte in tastatura e inoltre oggettivizza il risultato che non è più legato alla competenza più o meno spiccata dell’operatore.

ROEQ

TML200, LA LOGISTICA FLESSIBILE SECONDO ROEQ ROEQ è un’azienda danese specializzata nella produzione di soluzioni integrative per robotica mobile (AMR e AGV) capaci di incrementare efficienza, portata e produttività del robot stesso. L’ultima soluzione sviluppata dall’azienda del distretto di Odense è il Top Module Lifter TML200, progettato specificatamente per essere integrato con gli AMR MiR. TML è un modulo flessibile che può funzionare come sollevatore per pallet, casse, scaffali e carrelli. È uno strumento – che in combinazione con altre soluzioni ROEQ, come il portapallet PR250 - può dare origine a stazioni intralogistiche intermedie dove trasportare 80

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RAW - ROBOT AT WORK

DIGITAL TWIN ED IL VIRTUAL COMMISSIONING, PRINCIPALI STRUMENTI DELLA PROGETTAZIONE INTERNA Può sembrare strano, ma non sempre “realtà giovane” ed “inesperienza” sono sinonimi. Ne è una prova diretta la Robot at Work di Rovato, in provincia di Brescia, una start up innovativa che, nonostante non possa essere annoverata fra le aziende storiche nel panorama dell’automazione industriale, vanta al suo interno personale competente e di comprovata esperienza nel settore.

Robot at Work nasce nel 2017 inizialmente come distributore unico italiano del cobot Saywer, ma ben presto si rende conto che i panni del rivenditore le calzano decisamente stretti: inizia così a progettare e realizzare vere e proprie commesse di integrazione di sistemi robotici, sia collaborativi sia tradizionali, in vari settori chiave.Un’ulteriore svolta decisiva nello sviluppo di Robot at Work è stata impressa dalla scelta di integrare il Digital Twin ed il Virtual Commissioning come principali strumenti di progettazione interna, decisione lungimirante che ha posto l’azienda bresciana ai vertici in termini di livello tecnologico e R&D. Il Virtual Commissioning è il nuovo metodo di sviluppo che, grazie ad una completa replica digitale del processo da realizzare detto Digital Twin, consente una completa predizione

del risultato ancor prima che la cella robotizzata sia fisicamente prodotta ed installata. Facile, quindi, pensare agli innumerevoli vantaggi che ne derivano: primo fra tutti una definizione digitale nei minimi particolari della nuova applicazione, con conseguente abbattimento dei tempi di installazione presso il cliente finale e dei possibili imprevisti. Partner essenziale di Robot at Work in questa avventura è la piattaforma 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes, che rende possibile la connessione tra il mondo virtuale e

e depositare i prodotti. A seconda delle esigenze, lo scaffale portapallet può essere posizionato contro una parete o utilizzato come scaffale indipendente, configurazione che consente al robot mobile di consegnare il carico e proseguire la sua missione passando al di sotto del PR250. La scaffalatura portapallet può essere allestita anche in multipli affiancati per dare avvio a soluzioni scalabili. Inoltre, il TML200 può prelevare carrelli a scaffale (S-Cart300L) senza bisogno di realizzare stazioni di aggancio, consentendo quindi a un operatore di spostare il carrello dopo la consegna. Quando il TML200 solleva l’SCart300L, la trazione del robot aumenta, consentendo al

quello reale.Mai come oggi la spinta tecnologica è sempre più pressante e intrecciata a qualsiasi ambito lavorativo e non, per questo è fondamentale che in un’azienda si incontrino tradizione ed innovazione, miscelate da un pizzico di creatività, così da porre in relazione nel modo più proficuo possibile il bagaglio di esperienze e di competenze acquisite nel tempo con le nuove possibilità messe a disposizione dallo sviluppo tecnologico.

Robot at Work è così: un insieme naturale di tecnica e fantasia, con l’innovazione nel DNA.

robot di operare in modo più efficace anche in condizioni di attrito ridotto, come pavimenti lucidi o polverosi.

Questa soluzione risulta quindi versatile e abilità gli AMR a trasportare diversi tipi di carico anche in condizioni complesse di layout.

Tutti i moduli ROEQ top sono dotati dello strumento software ROEQ Assist che è completamente compatibile con il software integrato sulle soluzioni MiR. L’integrazione plug and produce riduce il tempo di set up necessario alla messa in opera e fornisce le indicazioni necessarie per configurare il sistema e programmare le missioni del robot, nel massimo rispetto della sicurezza degli operatori.

SPECIALE I N NOVAZ ION E ROBOTICA

ROLLON

SETTIMO ASSE ROLLON, AMPLIARE LA POSSIBILITÀ DI AUTOMAZIONE L’integrazione di un settimo asse con un robot antropomorfo permette di acquisire un grado di libertà extra, rispetto ai tradizionali sei del robot stesso, ampliando il raggio di azione e consentendo di effettuare tutte quelle operazioni che prima erano precluse dal limite di sbraccio. Si tratta di un’opzione utilizzata con successo in diverse applicazioni nell’ambito del packaging, della logistica e, in generale, dell’automazione industriale.

I vantaggi correlati all’integrazione di una traslazione lungo un asse lineare sono molteplici e comprendono: • Aumento della produttività del robot, grazie all’incremento dell’area operativa. I robot possono essere movimentati su lunghe distanze verso molteplici postazioni di lavoro.

• Ottimizzazione dei costi grazie alla possibilità di utilizzare robot più piccoli nel caso in cui la scelta di una taglia maggiore fosse guidata dallo sbraccio necessario e di poter programmare la traslazione secondo i tempi d’attesa previsti dai cicli di lavoro delle diverse stazioni.

• Ottimizzazione degli spazi nel layout produttivo in caso di configurazioni di montaggio del settimo asse a parete o a soffitto.

A ogni robot il suo settimo asse Sostenere ogni robot nelle sue massime performance con il corretto dimensionamento. Questo è il driver che ha guidato lo sviluppo della nuova gamma di settimi assi Rollon. Due le direzioni: un’estensione delle soluzioni per tutti i robot di taglia più piccola, con un carico al braccio fino a 20 Kg e un peso fino a 140 Kg, e un’ottimizzazione delle taglie destinate ai robot più grandi andando a ridurre gli ingombri e i pesi, con i relativi vantaggi in termini di costi dell’applicazione.

Alla luce delle nuove introduzioni, la gamma completa Seventh Axis 82

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di Rollon ora consta di 11 differenti modelli in grado di soddisfare le esigenze di numerosi modelli dei principali produttori di Robot sul mercato internazionale.

Per soddisfare a pieno le esigenze applicative del progettista sul fronte dei robot più leggeri, si è optato per l’introduzione dell’azionamento a cinghia con pulegge a gioco zero, con 5 modelli dedicati con corse fino a 6.000 mm. L’azionamento a cinghia offre considerevoli vantaggi in termini silenziosità, dinamiche elevate, minor sensibilità alle impurità e una manutenzione meno impegnativa, non essendo necessaria alcuna lubrificazione legata all’azionamento.

Inoltre, la possibilità di posizionare il motore a bordo macchina offre un’ulteriore opzione di contenimento dei costi della motorizzazione stessa e del consumo energetico, abbattendo il peso complessivo da movimentare ed evitando di dover gestire lo spostamento dei cavi per lunghe corse. Tre sono le configurazioni a singolo asse, dedicate ai robot più leggeri: SEV 120-1S, SEV 160-1S, SEV 220-1S. Le soluzioni a doppio asse, sempre con azionamento a cinghia, invece, sono: SEV 80-2 e SEV 110-2. Questi due modelli, derivati dagli assi top di gamma di Rollon, offrono un elevato grado di protezione dalle impurità, avendo i sistemi di traslazione interni ai profili di alluminio, e sono disponibili in versione anticorrosione o pressurizzata.

Sul fronte dell’ottimizzazione per le taglie più grandi, invece, si è optato per introdurre 2 nuovi modelli con azionamento a pignone e cremagliera: il SEV170P-2 e il SEV280P-2 nella versione PLUS. Queste due taglie arricchiscono la rosa di modelli già esistenti con questo tipo di azionamento che garantisce la possibilità di avere corse potenzialmente infinite grazie alla giunzione dei profili, estremamente agevole nella soluzione Rollon.

RICERCA e INNOVAZIONE

JOIINT LAB : UNA NUOVA ESPERIENZA DI TRASFERIMENTO TECNOLOGICO PROMOSSA DA INTELLIMECH E IIT

L’ITALIA È IL 6° PAESE AL MONDO CON IL MAGGIOR NUMERO DI INSTALLAZIONI ROBOTICHE SECONDO LA FEDERAZIONE INTERNAZIONALE DI ROBOTICA. MALGRADO LA PREVEDIBILE BATTUTA D’ARRESTO DEL SETTORE NEL 2020 CON UN CALO DEL 5,9% NELLE CONSEGNE (CIRCA 80 MILA UNITÀ IN MENO RISPETTO A QUANTO ERA STIMATO), IL SETTORE DELLA ROBOTICA INDUSTRIALE TORNERÀ A CRESCERE GIÀ NEL 2021, CON UN AUMENTO DEL 9,2% IN TERMINI DI ENTRATE E DEL 9,6% IN TERMINI DI CONSEGNE: SONO QUESTE LE PREVISIONI DI INTERACT ANALYSIS, SOCIETÀ SPECIALIZZATA IN RICERCHE DI MERCATO PER IL SETTORE DELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE. Autori Stefano Ierace, Francesca Negrello

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