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Monday, 22 Ottobre 2018

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Il set-up dello slitter? Un problema risolvibile, anzi risolto!

Faspar e Scandinavian Robotics hanno sviluppato una soluzione affidabile e innovativa per automatizzare il processo di preparazione degli utensili di taglio degli slitter con l’utilizzo di un robot a quattro assi. Il robot, già realizzato e installato in diversi esemplari, è in funzione presso aziende del settore ed è caratterizzato da un design modulare che permette la realizzazione di lay-out personalizzati.

di Eduardo Locks

Aprile 2018

Nel processo di trasformazione del coil madre in nastri di larghezza inferiore è fondamentale la preparazione degli utensili per la cesoia. È, infatti, un’operazione che richiede una buona percentuale del tempo totale di preparazione della linea, oltre a un’esecuzione assolutamente accurata che, se pur effettuabile in tempo mascherato mentre la linea sta lavorando, rimane un’operazione che comporta una notevole fatica fisica da parte dell’operatore.
Per l’operatore è un compito ripetitivo e monotono con un elevato rischio di errore e a questo va aggiunto che la manipolazione di utensili di notevoli dimensioni e di peso porta a potenziali rischi per la salute dell’operatore stesso e a danni agli utensili stessi.

Un’analisi delle problematiche dell’attrezzaggio di uno slitter
Nell’analisi del problema, con l’obiettivo di trovare una valida soluzione, non si può quindi prescindere dalle seguenti considerazioni e necessita.

Salute dell’operatore
La manipolazione degli utensili della cesoia circolare è senza dubbio un’attività ad alta intensità di lavoro, sia fisico che mentale di concentrazione. Per l’operatore è un lavoro pesante e monotono che può causare infortuni o problemi di salute in quanto si arriva a manipolare diverse tonnellate di utensili durante l’intera giornata lavorativa.

Set-up della linea e flessibilità al cambio produzione
Le attuali linee di taglio longitudinali stanno diventando sempre performanti, raggiungono notevoli velocità di lavoro e sono sempre più equipaggiate con automazioni complementari che ne aumentano la produttività. In questo contesto, la possibilità di ridurre il più possibile il tempo di sosta per il cambio utensili è di notevole importanza per garantire flessibilità nell’esecuzione e un rapido ritorno dell’investimento.

Durata dell’utensile da taglio
La movimentazione di utensili da taglio, soprattutto se pesanti e voluminosi, è un’operazione con un elevato rischio di danneggiamento del tagliente a causa di urti fra le lame con un conseguente aumento del numero delle affilature e riduzione del ciclo di vita delle lame.

Errori di installazione
La preparazione tipica della cesoia necessita di un notevole numero di utensili (lame, separatori e gomme) che devono essere scelti dal magazzino e posizionati in modo univoco. È quindi un’operazione con un margine di errore significativo, dalle conseguenze costose sia in termini di tempo speso ma anche di possibili danneggiamenti dell’attrezzatura.
Sulla base di tutte queste valutazioni, la possibile risposta, reale ed efficace, alle necessità evidenti è quella di automatizzare completamente l’intero processo di preparazione degli utensili. Un’automazione, ovvero un robot, che con un software dedicato che sfrutta le medesime informazioni e regole già in uso presso l’azienda sia in grado, in maniera autonoma e non presidiata, di calcolare la migliore composizione degli utensili  e di renderli disponibili al momento opportuno.

Caratteristiche principali richieste al robot
Da un’indagine condotta presso diverse aziende operanti con linee di taglio longitudinale, analizzando le modalità operative in uso e valutando le esigenze dichiarate dai clienti, sono emerse le caratteristiche e le funzionalità che un robot di attrezzaggio dovrebbe avere se integrato nella linea di taglio.

Software semplice e customizzabile
Il robot deve essere programmato con un software che sia personalizzato sulle specifiche necessità di ciascun cliente ma deve essere, al contempo, di facile utilizzo. Non è possibile per un’azienda dedicare un operatore specializzato alla preparazione del programma ma questa fase deve essere gestita dagli stessi operatori già dedicati all’utilizzo della linea.

Manutenzione minima e di facile gestione
In questo senso, è necessaria una costruzione robusta e semplice allo stesso tempo con componenti il più possibile reperibili in commercio. Il personale addetto alla manutenzione già presente in azienda, deve poter intervenire per attività di manutenzione ordinaria e interventi di semplice manutenzione straordinaria.

Sicurezza nella gestione degli utensili
Il robot deve essere in grado di manipolare gli utensili con la sicurezza della presa univoca, evitando cioè di manipolare erroneamente un utensile al posto di un altro e, in particolare, durante il caricamento degli utensili nuovi a magazzino o al reinserimento della lame riaffilate.

Tempi di set-up brevi
Il tempo di ciclo del robot deve essere sufficientemente performante da consentire di avere più set-up nello stesso turno.
Facile installazione su linee esistenti
Il robot deve essere progettato per essere facilmente installato su linee esistenti, con il minor impatto sulle macchine già installate e sul layout complessivo.

Una soluzione affidabile e innovativa
In questo contesto tecnologico, Faspar e Scandinavian Robotics hanno sviluppato una soluzione affidabile e innovativa. Il robot nasce dall’attenta valutazione delle esigenze elencate sopra, già realizzato e installato in diversi esemplari in funzione presso aziende del settore ed è caratterizzato da un design modulare che permette la realizzazione di lay-out personalizzati secondo le disponibilità di spazio esistenti nelle diverse realtà in cui è inserito. Per tale ragione, la soluzione proposta da Faspar è disponibile in due diverse strutture basate sul medesimo robot ma con configurazioni differenti: quella a “Tunnel” che garantisce tempi ciclo più rapidi e quella “Tower” caratterizzata da un ingombro più contenuto.
Tutti i componenti, quali robot, magazzino utensili e giostra di scambio sono inseriti in una struttura a box chiuso con deumidificatore per avere un ambiente privo di umidità e di polvere che garantisce agli utensili protezione da ruggine e sporco per una maggiore durata. Il magazzino utensili è progettato su misura considerando le attuali e future esigenze di stoccaggio. Il sistema deve, infatti, soddisfare la richiesta attuale ma anche essere progettato e realizzato pensando all’aumento di produttività che si ha con un sistema completamente automatico.
Il robot di movimentazione degli utensili realizzato ha quattro assi (3 lineari e 1 rotante) ed stato sviluppato con una struttura semplice ed efficiente, composta dal numero minimo necessario di parti in movimento che garantiscono una lunga durata e consentono interventi di manutenzione minimi e realizzabili dal personale tecnico del cliente stesso. Il Gripper di presa utensili, montato sul robot, abbina al vantaggio della presa con sistema magnetico un sensore di verifica del prelievo del doppio pezzo, un separatore meccanico di utensili (in caso di doppia presa) e il lettore ottico di codici a barre per il riconoscimento di ogni utensile manipolato. La configurazione del sistema prevede inoltre una stazione intermedia (Interim Station) che, posizionata all’interno del box del robot, replica i supporti della giostra cambio lame. È progettata e costruita per interfacciarsi alla giostra cambio lame evitando di apportare modifiche alla linea esistente. Ciò permette al robot di preparare il pacco lame senza utilizzare la giostra cambio lame (che può essere utilizzata per altri lavori). Il tempo per trasferire tutti gli utensili dalla stazione intermedia alla giostra cambio lame e viceversa è minimo. L’Interim Station permette quindi al robot di lavorare in maniera autonoma dalla giostra esistente durante la fase di preparazione utensili, impegnando la linea solo per il breve tempo necessario al carico/scarico del pacco utensili completo. È anche previsto un sistema di controllo automatico del filo di taglio delle lame; il sistema, fornito come optional e completamente integrato nella cella del robot, permette la verifica dello stato di usura del filo di taglio e il controllo di eventuali crepe. In base al grado di usura riscontrato è possibile selezionare le lame per diversi impieghi o per definire gli interventi di riaffilatura. La frequenza delle verifiche è impostabile da pannello di controllo, per esempio dopo ogni taglio o dopo intervalli prestabiliti. Il robot può anche essere equipaggiato con una lavatrice per il lavaggio di lame di taglio e distanziali. La frequenza dei cicli di lavaggio è impostabile dall’operatore tramite panello di comando del sistema. Gli utensili dopo il lavaggio sono asciugati direttamente nella lavatrice e possono essere riposti immediatamente nel magazzino.

Il software personalizzato
Il software di gestione del sistema è stato progettato prendendo in considerazione le indicazioni, le richieste e il “modo di lavorare” degli operatori delle linee di taglio. È intuitivo perché è creato con una struttura simile a quella utilizzata per la creazione di utensili e, come tale, è personalizzato per ogni cliente utilizzando le sue specifiche “regole di composizione utensili” in uso. Ciò consente di preparare con il robot il “pacco utensili” nello stesso modo realizzato a mano dall’operatore. L’impostazione calcolata da un robot può essere utilizzata così come proposta oppure può essere facilmente modificata nel pannello operatore in base a esigenze particolari. Il sistema di controllo è costituito da un PC panel con touch screen e menù a finestre di utilizzo intuitivo. Il sistema è dotato di teleassistenza remota via Internet.

Gripper di presa e riconoscimento utensili
Un componente fondamentale del robot è l’attrezzo di presa a magnete, il gripper, che può prelevare un solo utensile alla volta e può gestire utensili di spessore minimo pari a 1 mm. Il robot deposita gli utensili nel magazzino mantenendo una distanza (spazio) di sicurezza fra gli stessi, questo facilita la successiva presa ed evita il contatto fra gli utensili permettendo la circolazione di aria secca che li preserva da eventuali contaminazioni. Nel caso di presa di due utensili attaccati il dispositivo di presa utilizza un sistema meccanico di separazione. È importante dire che gli utensili sono smagnetizzati completamente a ogni deposito. A ogni presa, il sistema identifica l’utensile leggendo il Matrix code; si evitano cosi possibili errori, in particolare nella fase di inserimento utensili a magazzino da parte dell’operatore o durate il reinserimento delle lame dopo l’affilatura. Tutti gli utensili stoccati nel magazzino hanno un’identità unica. La configurazione del sistema prevede anche una stazione In/Out per l’inserimento e l’estrazione degli utensili dalla cella. Esempio dell’uso tipico di questa stazione I/O è la gestione delle lame di taglio, che possono essere estratte automaticamente dalla cella del robot per ispezione o riaffilatura. Dopo l’ispezione/affilatura le lame vengono nuovamente caricate nella cella robot tramite la stazione di servizio. Il robot riconosce attraverso il codice identificativo le lame e in modo automatico ripone le stesse nella corretta posizione di stoccaggio.                                                           

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