Robotica e machine tending: le soluzioni di Mitsubishi Electric
Mitsubishi Electric offre diverse soluzioni di robotica progettate per il machine tending, un ambito in forte crescita in diversi settori perché permette alle aziende di aumentare la produttività e la flessibilità, ma anche di valorizzare gli operatori che sono lasciati liberi di eseguire attività a maggiore valore aggiunto. Di tutto questo e dei sistemi proposti da Mitsubishi Electric ne ha parlato Simone Farruggio, Product Specialist Engineer Robot della divisione Factory Automation dell’azienda nipponica.
Il machine tending rappresenta un ambito applicativo in forte crescita per la robotica, alimentato da un incremento della produttività e da una maggiore valorizzazione delle attività delegate agli addetti ai lavori. “Lo stato dell’arte vede il machine tending contestualizzato nel mondo delle macchine utensili, dove il robot è programmato per prelevare il pezzo grezzo, posizionarlo nel centro di lavoro e infine scaricare il componente lavorato a processo concluso – spiega Simone Farruggio, Product Specialist Engineer Robot della divisione Factory Automation di Mitsubishi Electric – Tuttavia, la collaborazione non si limita al solo asservimento, perché i processi si stanno evolvendo e alcuni cicli di lavoro prevedono anche attività come la sbavatura, dove il robot elimina la bava di lavorazione sui pezzi già lavorati, mentre il CNC continua a eseguire la lavorazione sugli altri componenti, garantendo una drastica diminuzione del tempo ciclo”.
Le applicazioni di machine tending hanno già pervaso differenti settori e ambiti applicativi, in cui l’asservimento alle macchine di tornitura, fresatura, rettifica, foratura e taglio è sempre più spesso combinato ad altre attività, che richiedono sistemi CNC e robot sempre più integrati e interconnessi. Le nuove tendenze potrebbero portare i robot a lavorare “all’interno” delle macchine utensili, entrambi connessi a sistemi cloud e dotati di funzioni di manutenzione predittiva per garantire la massima produttività e flessibilità.
Centro di lavoro con cambio pallet robotizzato
Una delle esperienze più interessanti di asservimento macchine utensili è stata realizzata presso un importante cliente giapponese di Mitsubishi Electric. Si tratta di un’azienda che vanta una storia centenaria nella realizzazione di macchine utensili, in particolare centri di lavoro a 5 assi orizzontali e verticali. Votata da sempre all’innovazione tecnologica delle proprie macchine, questa azienda si differenzia sul mercato per l’alta qualità dei suoi prodotti, in quanto tutti gli elementi delle sue macchine, inclusi mandrini, ingranaggi e guide, sono prodotti in casa. “Il cliente si era rivolto a noi perché aveva la necessità di gestire un alto product mix associato a bassi volumi di produzione”, spiega Simone Farruggio. La collaborazione con Mitsubishi Electric ha portato allo sviluppo di un centro di lavoro con cambio pallet robotizzato, che prevede l’integrazione di un robot antropomorfo con payload di 13 kg e sbraccio di 1.388 mm. Il cambio pallet robotizzato permette di gestire 10 diversi pallet dal peso di 10 kg, garantendo una notevole flessibilità. All’interno del sistema la soluzione robot è notevolmente compatta, occupa circa il 30% della superficie frontale della macchina, garantendo la massima flessibilità nelle operazioni e la sinergia con l’operatore. “Il robot continua a lavorare anche quando l’operatore conclude il proprio turno di lavoro e ciò permette all’azienda di ottenere un incremento del tasso di produttività del 25%. Infatti, il robot lavora senza stop, supportando anche i cambi formato in modo completamente automatizzato e autonomo”, precisa Simone Farruggio.
In questa applicazione, la comunicazione tra robot e CNC avviene direttamente su base Ethernet, senza l’utilizzo di schede aggiuntive, grazie alla funzionalità DRC (Direct Robot Control) integrata nel controllo numerico, che consente agli operatori di macchine utensili di programmare rapidamente i robot direttamente dal pannello CNC, senza competenze specialistiche. Inoltre, il PLC incorporato nel CNC è in grado di gestire l’end effector del robot e monitorare i dati in arrivo dai sensori e da tutti i componenti periferici connessi al sistema.
Integrazione tra robot e CNC
Sviluppata con lo scopo di aumentare l’integrazione dei sistemi produttivi e supportare il machine tending di macchine utensili, la funzione Direct Robot Control (DRC)introdotta da Mitsubishi Electric permette di sviluppare e gestire il machine tending in modo più semplice e veloce combinando robot e CNC.
Il nuovo Direct Robot Control garantisce, infatti, la completa integrazione tra i robot di ultima generazione della famiglia FR e i CNC (M800-M80-E80). Grazie al DRC i due elementi si risolvono in un’unica soluzione, le cui funzioni permettono di monitorare l’intero sistema simultaneamente e da un unico punto d’accesso, attraverso delle interfacce dedicate. La programmazione rappresenta indubbiamente un valore aggiunto della soluzione: robot e CNC possono essere programmati con un unico linguaggio di sviluppo, il codice G. Ciò permette anche a operatori che non hanno alcuna competenza di programmazione robot di sviluppare applicazioni nel linguaggio a loro più familiare. Infine, l’integrazione hardware del sistema risulta semplice e non richiede l’intervento di un System Integrator. È sufficiente collegare robot, controllore e CNC in Ethernet per abilitare la comunicazione dati all’interno del sistema, i relativi cavi delle emergenze per assicurare la completa sicurezza dell’applicazione e la configurazione è pronta.
Nuove frontiere
Un’altra applicazione presentata di recente nell’ambito di un contesto fieristico internazionale mostra le notevoli potenzialità offerte dalla funzione DRC. “Si tratta di un CNC che gestisce lavorazioni di taglio attraverso un unico robot. Il sistema viene programmato in G-CODE e prevede il cambio ricetta attraverso l’utilizzo dei CAD dei pezzi da lavorare. Il robot, posto su un bancale, presenta una fresa al polso ed effettua operazioni di taglio su diverse tipologie di prodotti in ambito meccanico. Il sistema dispone di un pallet completo con differenti utensili e il robot in automatico è in grado di gestire anche il cambio utensile in base al tipo di lavorazione richiesto”, spiega Simone Farruggio.
Infine, le nuove frontiere legate all’asservimento macchine utensili vedono il robot eseguire una “pre-foratura” prima di depositare il pezzo da lavorare all’interno della stazione di lavoro e, a valle del processo, prelevare il componente forato ed eseguire un’ispezione grazie a un sistema di visione che definisce la qualità della lavorazione.
Un approccio collaborativo completo
Per il machine tending di macchine utensili, Mitsubishi Electric offre una ricca gamma di robot, strutturata secondo un approccio collaborativo completo, con livelli di safety definiti sulla base di due fattori principali: il tempo di interazione uomo-macchina e la produttività della linea. La centralina di sicurezza MELFA Safe Plus, connessa direttamente al controller del robot, abilita funzioni che permettono di gestire la limitazione della velocità e degli spazi di movimentazione, grazie alle funzioni SLS e SLP. L’ultimo anello della collaborazione è rappresentato dal cobot MELFA Assista, progettato per lavorare a fianco degli operatori in totale sicurezza, senza la necessità di barriere o laser scanner
Una delle più recenti applicazioni realizzate in Italia che vede protagonista un cobot MELFA Assista è quella della rullatrice monoslitta RP18 di ORT ITALIA, azienda di Ticengo (CR) che dal 1964 opera nel settore delle macchine per i processi di rullatura. Il controllo numerico M8V di Mitsubishi Electric montato sulla rullatrice ORT RP18 garantisce la massima qualità del prodotto e, grazie a un semplice cavo Ethernet, si interfaccia con il robot collaborativo MELFA Assista che consente di automatizzare operazioni di machine tending tradizionalmente eseguite in modo manuale.
Manutenzione predittiva
Tutti i robot della famiglia MELFA FR di Mitsubishi Electric sono dotati anche di funzioni che sfruttano l’intelligenza artificiale per abilitare sistemi di manutenzione predittiva ed eliminare i fermi macchina non pianificati. L’opzione MELFA Smart Plus permette di verificare l’assorbimento degli assi del robot e di confrontarli con i modelli di degrado dei componenti soggetti a usura, ricavando i programmi di manutenzione in base alle effettive condizioni operative.