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Wednesday, 18 Ottobre 2017

Otto robot per automatizzare l’assemblaggio dei connettori

Specializzata nel progettare e realizzare sistemi per l’automazione dei processi produttivi, CVL Macchine Speciali ha di recente costruito una macchina completamente automatizzata per l’assemblaggio dei connettori elettrici destinati alle centraline per i motori diesel. Grazie alla partnership con Sinta, l’impianto può contare sulla presenza di 8 robot SCARA Epson della serie LS, veloci e affidabili, per operazioni di piantaggio e pick & place.

di Fabrizio Dalle Nogare

Settembre_Ottobre 2017

Otto robot, una macchina di assemblaggio complessa e totalmente automatizzata, un’esperienza fondata sulla fiducia e sulla consolidata collaborazione tra aziende partner lungo la filiera produttiva. Gli ingredienti per raccontare una storia interessante di manifattura made in Italy, insomma, ci sono tutti. Il luogo nel quale si svolge questa storia è Solero, paese alle porte di Alessandria dove si trova la sede di CVL Macchine Speciali, azienda giovane ma, al tempo stesso, con un passato importante. Daniele Longo, seconda generazione alla guida dell’impresa, ci racconta: “Nel 2015, la nuova entità di CVL Macchine Speciali è stata costituita in concomitanza con lo sviluppo del business dell’automazione, avvenuto tramite la ricerca & sviluppo, nonché valorizzando la capacità delle persone. Oggi, poco più di 40 persone lavorano in CVL Macchine Speciali e quest’anno arriveremo ad aumentare in maniera importante il fatturato rispetto allo scorso anno”. Il settore di riferimento continua a essere l’automotive, anche se l’azienda sta lavorando per diversificare i mercati d’interesse, come ci spiega Franco Rogina, Sales Department. “Abbiamo progettato e realizzato linee di automazione per altri settori, come quello della produzione di cialde da caffè, nell’alimentare, nei decalcificatori, nel bianco, ed è nostra intenzione continuare a farlo nel prossimo futuro”.
Quanto incide, oggi, il mercato italiano e quanto quello estero nella suddivisione del fatturato di CVL Macchine Speciali? “Grossomodo, lavoriamo per il 60% con l’estero e per il 40% con l’Italia”, prosegue Rogina. “Stiamo constatando, però, che il mercato italiano sembra aver ripreso vivacità negli ultimi anni e questo non può che farci piacere. All’estero, i mercati per noi più interessanti sono quelli dell’Est Europa e quello messicano, dove stiamo intensificando la nostra presenza”.

Affrontare la complessità e le esigenze del settore automotive
Dalla progettazione alla costruzione; dall’assemblaggio al cablaggio elettrico, fino alla messa a punto finale con il software, le linee e le macchine speciali sono realizzate internamente. Nella gran parte dei casi il settore di sbocco è ancora l’automotive. “Airbag, quadri di bordo, blocchi motore e altra componentistica, soprattutto fanaleria, sono tra i prodotti che assembliamo”, spiega Daniele Longo. “L’automotive è un settore in cui le tempistiche di consegna sono sempre più strette, i componenti sempre più complessi e le esigenze di controllo sempre più stringenti. Prendendo ad esempio l’ambito della fanaleria, che conosciamo molto bene, constatiamo che i prodotti hanno al loro interno il 50-60% di componentistica in più rispetto a qualche tempo fa. Di conseguenza, aumenta la complessità nella progettazione delle linee di assemblaggio e delle stazioni di collaudo, ora molto più elaborate rispetto a quando i fanali erano alogeni. Abbiamo lavorato molto anche per soddisfare le esigenze dei clienti in termini di tracciabilità, sviluppando un nostro software che esegue tre funzioni principali: la funzione di supervisione su tutti i banchi della linea, al fine di monitorare le varie stazioni; la funzione, detta SCADA, che raccoglie i dati caratteristici dei collaudi e, infine, la funzione full-proof che permette di tracciare il processo produttivo associato a ogni singolo componente, dotato di un data matrix o bar code, che l’impianto assembla”.

Otto robot SCARA all’opera sulla macchina di assemblaggio
La visita al sito produttivo dell’azienda piemontese ci ha permesso di vedere all’opera una macchina completamente automatizzata per l’assemblaggio dei connettori elettrici destinati alle centraline per i motori diesel. Il cliente per cui è stato realizzato l’impianto è Mista, altra azienda piemontese attiva in ambito automotive. “Grazie all’ausilio di 8 robot SCARA Epson, la macchina assembla due tipi di connettori, il modello con 6 e quello con 14 pin”, racconta Giancarlo Azzone, Technical Leader di Mista. “Dalle sette stazioni di tranciatura arrivano i pin che, con un’operazione di piantaggio di grande precisione effettuata dal robot, vengono inseriti nella plastica. Il pezzo viene quindi preso e portato in un’altra parte della macchina, dove una nuova stazione si occupa del soffiaggio e dell’eventuale pulizia, se ci fossero delle particelle da rimuovere, ed esegue una verifica di tenuta esercitando una pressione all’interno che rileva eventuali spaccature nella plastica. Altri sistemi di visione integrati rilevano eventuali difettosità lungo il processo”. Una volta effettuati i controlli elettrici si passa alla resinatura. “Qui - prosegue Azzone - un sistema di dosaggio inserisce una resina particolare all’interno del pezzo, che viene quindi portato, tramite un altro SCARA, in un magazzino di stazionamento, dove una lampada a infrarossi accelera il processo di polimerizzazione. Dopo circa un’ora e mezza, sebbene la polimerizzazione non sia ancora completata, i pezzi escono dal magazzino e, prima di essere posti nei vassoi per l’espulsione, passano attraverso un ulteriore controllo di tenuta pneumatica per verificare che l’umidità non abbia intaccato la scheda. Tutti i test e le informazioni su ogni singolo pezzo sono rilevati e memorizzati dal sistema”.

Velocità, affidabilità e precisione tra le caratteristiche dei robot
Nel dettaglio, sulla macchina di assemblaggio sviluppata da CVL Macchine Speciali per Mista operano 8 robot SCARA Epson della serie LS. Veloci, affidabili e in grado di garantire alta precisione, i robot della serie LS sono stati utilizzati in due delle tre taglie disponibili: con raggio di 600 mm e carico utile di 6 kg; con raggio di 1.000 mm e carico utile di 20 kg. La serie LS è stata la prima a montare la tecnologia del sensore Epson QMEMS, poi estesa a tutti i robot antropomorfi e SCARA di Epson: una tecnologia ereditata dal mondo delle stampanti, che integra una o più micro unità inerziali all’interno dei robot per consentire un controllo dei movimenti più rapido e accurato, migliorando significativamente le prestazioni cinematiche e quindi la capacità produttiva. Il manipolatore è governato dal controller RC90: un’unità compatta e leggera, facile da usare e programmare, con diverse interfacce di comunicazione standard (I/O, porta RS-232, porta USB, porta Ethernet) ed esecuzione immediata di back-up su chiavetta USB. Il sistema è espandibile con schede I/O (24I+16O), bus di campo (Profibus, DeviceNet, CC-Link), interfaccia RS-232 aggiuntiva, tastiera TP2 per monitorare i parametri senza l’uso del PC. “Il rapporto che abbiamo instaurato con Sinta è ormai di lunga data”, racconta Daniele Longo. “Nel tempo, ci siamo rivolti a loro, oltre che per la fornitura di robot per automatizzare le nostre macchine, anche per i sistemi di movimentazione IAI. Nel caso della macchina che abbiamo sviluppato per Mista, i robot SCARA Epson si sono dimostrati assolutamente adatti a soddisfare le nostre esigenze”.

 

CASE STORIES

 

Eight Robots to Automate Connectors Assembly

 

As a specialist in designing and manufacturing systems for production process automation, CVL Macchine Speciali has recently built a fully automated machine for assembling electrical connectors addressed to diesel engine power units. The partnership with Sinta has allowed the company to provide the plant with 8 fast and reliable Epson LS series SCARA robots for press-fitting or pick & place operations.

 

Eight robots, a complex and fully automated assembly machine, a trust-based experience and a long-standing collaboration between partners along the production chain. The ingredients to tell an interesting and “made in Italy” story, in short, are all here. The place where such a story takes place is Solero, nearby Alessandria, where CVL Macchine Speciali is located. This is quite a young company with, at the same time, an important history. Daniele Longo, second-generation company leader, tells us: “CVL Macchine Speciali was created in 2015 in conjunction with the development of the automation business, ensured by the development of R&D, as well by the enhancement of people’s skills. Today, just over 40 people work for CVL Macchine Speciali and this year we will significantly increase our sales compared to last year”. The major end sector is still automotive, although the company is working to diversify its markets of interest, as Franco Rogina, Sales Department, explains. “We have designed and built automation lines for other industries, such as coffee pods, food, decalcifiers or white goods. Our intention is to keep on doing so in the near future”. How do the Italian market and the foreign market affect the revenues of CVL Macchine Speciali today? “Roughly, I would say that 60% of our turnover comes from foreign countries and 40% from Italy” continues Mr Rogina. “We are noticing, however, that the Italian market seems to have picked up liveliness in recent years and all this is always good news. Abroad, the most interesting markets for us are Eastern Europe and Mexico. Here, we are indeed intensifying our presence”.

Facing the complexity and needs of the automotive sector
From design to manufacturing, assembly or electrical wiring, up to the final software setup, the lines and special machines are manufactured internally. In most cases, the end sector is still automotive. “Airbags, dashboards, engine blocks and other components, especially lights, are some of our products”, explains Daniele Longo. “Delivery times are getting tighter in the automotive industry, components are more and more complex and control requirements are stricter. For example, in lights production, which we know very well, we find that the products have 50-60% more components than some time ago. As a result, designing assembly lines and test stations, which are more complex compared to the time when lights were halogen, is getting way more complicated. We have worked hard to meet customer requirements in terms of traceability, developing a software that performs three main functions: the supervision function over all the stations of a line; the SCADA function, which collects the characteristic data resulting from the tests, and, finally, the so-called full-proof function, making it possible to trace the production process associated with every single component, the latter equipped with a data matrix or bar code, assembled within the machine”.

Eight SCARA robots working on the assembly machine
The visit to the company’s production site has enabled us to see a fully automated machine for assembling electrical connectors for diesel engine power units. The customer for which the machine was created is Mista, another company from Piedmont, working in the automotive sector. “With the help of 8 Epson SCARA robots, the machine assembles two types of connectors, the 6-pin and the 14-pin models”, says Giancarlo Azzone, Technical Leader at Mista. “The pins come from seven cutting stations. Then, with a very precise press-fitting operation, the pins are inserted in the plastic case. The piece is then picked and brought to a different part of the machine. Here, a new station takes care of blowing and possible cleaning, in case of particles to be removed, and performs a sealing check by means of a pressure inside that may detect any splits in the plastic. Other integrated vision systems detect any defects along the process”. Once the electrical controls are carried out, the next step is plotting. “Here - continues Mr Azzone - through a dispensing system, a special resin is inserted in the piece, which is carried, by means of another SCARA, into a warehouse, where an infrared lamp accelerates the polymerization process. After about one and a half hours, though the polymerization is not completed yet, the pieces leave the warehouse and, before being placed in the expulsion trays, get through a further pneumatic seal control in order to check that moisture does not affect the board. All tests and information on each piece are detected and stored by the system”.

Speed, reliability and accuracy are among the robot features
In detail, 8 Epson LS series SCARA robots work on the assembly machine developed for Mista by CVL Macchine Speciali. Fast, reliable and capable to ensure high precision, LS series robots were used in two of the three available sizes: with 600 mm radius and 6 kg payload; with 1,000 mm radius and 20 kg payload. The LS series was the first to employ the Epson QMEMS sensor technology, then extended to all Epson’s six-axis and SCARA robots: a technology inherited from the printers sector, which incorporates one or more inertial micro-units within robots in order to allow for faster and more accurate motion control, thus significantly improving kinematic performance and hence throughput. The manipulator is controlled by the RC90 controller: a compact, lightweight, easy-to-use and simply programmable unit, with a variety of standard communication interfaces (I/O, RS-232 port, USB port, Ethernet port) and immediate back-up execution on USB stick. The system is expandable with I/O cards (24I+16O), fieldbus (Profibus, DeviceNet, CC-Link), additional RS-232 interface, TP2 keyboard to monitor parameters without using a PC. “We have a long-lasting relationship with Sinta”, says Daniele Longo. “Over time, we have turned to them for the supply of robots that may automate our machines, as well as for IAI handling systems. In the case of the machine we developed for Mista, Epson SCARA robots have proven to be absolutely suitable to meet our needs”.


Una collaborazione di lunga data    
Nata nel 1971, Mista produce contatti elettrici, particolari tranciati e saldati, manufatti in termoplastico per i più importanti produttori di componentistica per l’auto, l’elettrodomestico e l’energia elettrica a bassa potenza. Attualmente, la produzione è divisa tra la sede italiana di Cortiglione (AT), dove lavorano circa 150 persone, e quella tunisina di Menzel Bouzelfa, dove operano circa 350 persone. “Quello con CVL è un rapporto di lunga data: collaboriamo da circa 15 anni, fin da prima che l’azienda diventasse CVL Macchine Speciali”, racconta Giancarlo Azzone, Technical Leader di Mista. “Nel tempo sono aumentate le nostre esigenze in tema di automazione ed è sempre più frequente la richiesta di linee e impianti di assemblaggio di discreta complessità. Crediamo che nel mondo produttivo attuale sia molto importante poter contare su un partner affidabile e disponibile al dialogo, oltre che geograficamente vicino”.

Long-term collaboration    
Founded in 1971, Mista manufactures electrical contacts, blanked and welded parts, thermoplastic components for the leading players of the automotive, household appliances and low power energy sectors. Currently, production is divided between the Italian headquarters of Cortiglione (AT), where about 150 people work, and Tunisia’s Menzel Bouzelfa, employing about 350 people. “We have been working with CVL for about 15 years, even before the company became CVL Macchine Speciali”, says Giancarlo Azzone, Technical Leader at Mista. “Over time, our automation needs have increased, as well as the demand for more and more complex assembly lines. We believe that in today’s manufacturing it is very important to count on a reliable, collaborative and geographically close partner”.


 

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