Automazione con robot per massimizzare la produttività per metro quadrato
L’automazione con robot dei processi è un modo affidabile per aumentare la produttività, ma il risparmio in termini di spazio può variare secondo il tipo di robot scelto. Nei casi in cui lo spazio è prezioso, un robot orbitale montato a soffitto può rappresentare la soluzione più adatta, come spiega Yamaha Robotics.
L’automazione con robot dei processi è un modo affidabile per aumentare la produttività, ma il risparmio in termini di spazio può variare secondo il tipo di robot scelto. L’utilizzo efficiente della superficie della fabbrica è importante per la produttività quanto la scelta dell’attrezzatura migliore. Come i lavoratori umani, anche le macchine, tipo i robot pick-and-place, per attività come l’imballaggio e la pallettizzazione hanno bisogno di spazio per muoversi. Può anche rendersi necessaria un’area delimitata per garantire la sicurezza del personale umano impiegato nelle vicinanze del robot. L’area di lavoro totale può essere significativamente più grande del robot stesso, impedendo di fatto l’utilizzo della superficie della fabbrica per altri scopi.
Laddove gli articoli in entrata debbano essere spostati da un pallet a un trasportatore, un robot ad articolazione verticale può costituire una soluzione rapida e ripetibile. Sono piuttosto facili da scegliere, installare e programmare. È necessaria una base solida, che può essere grande in base alle masse in movimento e al carico utile. Il robot viene solitamente posizionato a lato dell’area di lavoro, sufficientemente lontano da strutture come i nastri trasportatori per consentire al robot di articolarsi e raggiungere le posizioni target per il prelievo e il posizionamento degli oggetti. Le dimensioni e la struttura del robot sono determinate in base alle masse in movimento e al carico utile. La soluzione di automazione completa, così come è stata installata, può occupare un’area di grandi dimensioni, come illustrato nella figura 1.
Dopo qualche tempo, è inevitabile che gli spazi della fabbrica vadano riorganizzati per introdurre nuove apparecchiature e processi, e per soddisfare nuove esigenze aziendali. Potrebbe essere necessaria una linea di produzione aggiuntiva o più spazio per lo stoccaggio delle scorte. Espandere o ampliare la fabbrica potrebbe essere concretamente impossibile, e trasferirsi in locali più grandi rivelarsi costoso e problematico. Recuperare la superficie intorno a un robot grande e pesante può essere un’alternativa interessante. In effetti, ci sono alcune opzioni da considerare.
I vantaggi di uno SCARA orbitale
Alcuni robot, come le macchine a collegamento parallelo, sono progettati per essere installati direttamente sopra la loro area di lavoro e possono liberare lo spazio a lato di un trasportatore altrimenti occupato da un robot ad articolazione verticale. Tuttavia, la loro installazione può essere complicata. È necessario un telaio robusto per gestire il peso del robot e il robot può essere piuttosto alto, se è necessario un lungo raggio d’azione. I risparmi ottenuti sarebbero modesti, come illustrato nella figura 2. Questo esempio mostra un robot a collegamento parallelo installato sopra una coppia di trasportatori per prelevare e allineare pezzi posizionati in modo casuale che si muovono ad alta velocità. Il robot può operare ad alta velocità e consente di risparmiare superficie rispetto a una macchina ad articolazione verticale, come mostrato nel diagramma. Tuttavia, sarebbe auspicabile un uso ancora migliore dello spazio.
D’altro canto, un robot SCARA consente un ingombro minore, soprattutto in relazione alla sua capacità di carico. La scelta di uno SCARA può offrire altri vantaggi, come una programmazione più semplice, una maggiore precisione dell’asse z e velocità e accelerazione elevate. L’esempio riportato nella figura 3 mostra come due robot SCARA possono essere disposti per prelevare articoli casuali da un unico trasportatore e collocarli su trasportatori separati in base al tipo. L’ombreggiatura arancione indica le superfici che si possono recuperare trovando una soluzione più efficiente.
Per ottenere il massimo risparmio in termini di superficie, si può prendere in considerazione un robot SCARA orbitale. Questi robot possono utilizzare lo spazio in modo più efficiente rispetto alle macchine SCARA ad articolazione verticale, a collegamento parallelo e convenzionali. Il movimento orbitale consente di accedere a tutti i punti di un’area circolare sotto il robot e di ottenere velocità e precisione elevate. Il raggio di movimento del braccio può essere limitato, se necessario, per consentirne l’utilizzo in spazi molto piccoli. Quando preleva articoli da un pallet, uno SCARA orbitale montato direttamente sopra l’area di lavoro, come nella figura 4, può far risparmiare molto dello spazio necessario per installare in sicurezza un robot ad articolazione verticale, come nell’esempio della figura 1. Rispetto ai robot SCARA convenzionali, uno SCARA orbitale posizionato centralmente può svolgere il lavoro di due macchine, quando sposta gli articoli da un trasportatore a tre. Come mostrato nella figura 6, la macchina orbitale occupa una superficie notevolmente inferiore.
Le protezioni di sicurezza non sono più necessarie
Un integratore di sistemi che lavora con Yamaha Robotics ha scoperto che la serie di SCARA orbitali YK-TW ha ampliato le opportunità dell’azienda di costruire soluzioni più compatte per soddisfare le esigenze degli utenti finali. La scelta di un modello YK-TW, con un carico utile di 5kg e un ampio raggio di movimento di φ1.000mm, ha garantito uno sbraccio sufficiente per prelevare articoli da pallet di grandi dimensioni, pur occupando un’area di lavoro complessiva piuttosto compatta. Il modello scelto presenta un’altezza molto ridotta di soli 392mm e pesa solo 27kg. Sfruttando le proprietà di questo SCARA orbitale, il team è stato in grado di fornire una soluzione efficiente dal punto di vista dello spazio, che ha portato, in ultima analisi, all’aggiudicazione della gara d’appalto.
Come mostra la figura 7, il raggio di movimento consente di installare lo SCARA orbitale all’interno dell’area del trasportatore, eliminando così la necessità di protezioni di sicurezza. Con un’altezza del trasportatore di 900mm e un’altezza totale del robot montato sul portale di 600mm, l’altezza totale dell’installazione è di circa 1,5m. Considerando che l’altezza tipica di un lavoratore umano è di 1,7m, il robot orbitale contribuisce a creare un ambiente di lavoro più confortevole per le persone, eliminando la sensazione di “dominazione” da parte dei robot di grandi dimensioni. Inoltre, Yamaha può fornire una staffa di montaggio dedicata per i robot YK-TW che evita ai team di ingegneri laboriosi calcoli di resistenza e riduce significativamente i tempi di sviluppo del progetto.