Aumentare la capacità e la flessibilità produttiva avvitando con i cobot

Scopri tutti i dettagli nella case study di successo

Esigenze del cliente

Il nostro cliente polacco, Despol TM, Integratore di sistemi, è un fornitore di soluzioni produttive robotizzate, nello specifico ROBOT collaborativi e si avvale della tecnologia Fiam quando le operazioni che devono effettuare le sue macchine sono degli assemblaggi per mezzo di elementi filettati.

L’integratore è ricorso a Fiam per realizzare le soluzioni del proprio cliente finale: uno dei più importanti produttori europei di apparecchi televisivi con uno stabilimento vicino a Poznan in Polonia che impiega oltre 500 operatori.

Grazie alla collaborazione tra questi 3 partner si è creata una sinergia vincente, tradotta in una commessa di 20 unità totali nell’arco di 2 anni.

Riepilogo delle esigenze del cliente finale:

• Postazioni che svolgano le operazioni di avvitatura in maniera automatica tramite cobot (gestiti da remoto) e che si integrino nelle linee produttive realizzate con nastri trasportatori

• Introduzione di robot collaborativi per effettuare operazioni ripetitive e lavorare in affiancamento e a supporto degli operatori che grazie a sensori e tecnologie 4.0, permette di assolvere operazioni di servizio molto ampie, ad esempio interconnessione con il magazzino per il prelievo automatico di componenti o interventi di azioni complementari all’avvitatura. Inoltre, il loro impiego è sempre più necessario anche per ottemperare alle distanze operative imposte dall’ emergenza sanitaria in corso

• Rispondere velocemente a flussi produttivi sempre più vari e mutevoli.

Le varianti di prodotto/componenti da processare, nell’ambito della produzione di apparecchi televisivi, sono sempre più numerose e di conseguenza anche la complessità nel gestire i lotti di produzione. Si traduce nella programmazione di diversi cicli produttivi in funzione di materiali e tipologie di viti differenti da impiegare, su più turni produttivi e diversificati

• Controlli in process per poter verificare la qualità della produzione in tempo reale ed evitare che errori si accumulino fino alla fine del processo

• Controlli post process per raccogliere i dati, monitorare i processi e per effettuare le verifiche qualitative.

Qual è la soluzione proposta da Fiam?

Modulo di avvitatura automatico MCA integrabile nel cobot dell’integratore; ecco qui 5 motivi del perché di questa scelta:

1. Perché il cobot può essere riprogrammato rapidamente e utilizzato per applicazioni diverse: una scelta perfetta anche per le produzioni di bassi volumi o per i flussi di lavoro mutevoli e con rapidi cambi di set-up operativi

2. Perché è una “macchina intelligente” e sempre più necessaria nei sistemi produttivo esistente. Una soluzione non destinata a sostituire l’uomo ma piuttosto a collaborare con lui per assolverlo dai compiti più gravosi e pericolosi e consentirgli di rappresentare il vero valore aggiunto nelle attività lavorative

3. Perché l’operatore può effettuare operazioni complesse e le sue competenze sono allargate attraverso un meccanismo di “job enlargement” in cui gli viene richiesto di svolgere attività più critiche per rendere il lavoro quotidiano più motivante e con mansioni più qualificate

4. Perché offre una grande flessibilità all’automazione dei processi in quanto può essere programmato per operare in modalità ridotta quando una persona entra nell’area di lavoro del robot e riprendere la piena velocità quando la persona si allontana e nel caso specifico del nastro trasportatore dove è impiegato, adattarsi ai tempi ciclo totali

5. Perché il sistema di avvitatura, installato nel cobot, impiega tecnologia per avvitare elettronica, la più idonea per rispondere alle esigenze di: versatilità operativa, di interconnessione, di programmazione e controllo del processo produttivo in e post process.

Scopri com’è costituito il modulo di avvitatura per cobot di Fiam. Quali vantaggi offre?

1. ALIMENTATORE AUTOMATICO DI VITI

L’alimentatore di viti è dotato di un PLC integrato che, oltre a gestire e temporizzare tutto il ciclo di avvitatura, dialoga con il cobot e la rete aziendale: il protocollo di comunicazione impiegato è Modbus TCP/IP che, tramite la connessione Ethernet, permette la gestione da remoto di tutti i parametri dell’alimentatore e quindi della ciclica di avvitatura.

L’alimentatore di viti è personalizzato da Fiam sul tipo di vite del cliente. In questo caso una vite Pozidrive dotata di rondella sottotesta in gomma. La personalizzazione dell’alimentatore è un criterio determinante per la realizzazione di una soluzione automatica affidabile e performante per la specifica situazione operativa.

Vantaggio: continua e costante alimentazione automatica delle viti direttamente sul punto di avvitatura accelerando le cadenze produttive temporizzandosi con la velocità del cobot.

2. DISPOSITIVO DI AVVITATURA AUTOAVANZANTE

Sul braccio del cobot è staffato il dispositivo di avvitatura che prevede l’avanzamento automatico della lama sulla vite e non le permette di arretrare. Questo sistema, esclusivo e brevettato da Fiam, presenta 3 vantaggi fondamentali:

- SICUREZZA PER L’IMPIEGO SU COBOT: gestendo 3 operazioni di lavoro (corse sincronizzate di passaggio vite, corsa intermedia di accoppiamento vite lama, corsa finale di avvitatura) completamente all’interno del dispositivo e quindi non presentando organi in movimento, è perfettamente compatibile con le norme di sicurezza previste

- NON DANNEGGIA I COMPONENTI: in fase di avvitatura, la testa del dispositivo non si appoggia alle superfici preservandole da ogni contatto e quindi non può esservi alcun danneggiamento di componenti delicati come, per esempio, possono essere le schede elettroniche dei televisori

-TRATTENIMENTO VITE MECCANICO E AVVITATURA IN PROFONDITÀ: la testa trattiene la vite meccanicamente e non per aspirazione, tecnologia quest’ultima che comporta non pochi problemi di perdita viti, all’interno dei componenti, soprattutto durante le veloci manipolazioni del cobot. Per questa soluzione la testa è stata personalizzata sulla vite e sul componente per avvitare in profondità e dotata del dispositivo “antiribaltamento” che, data la natura delle viti molto piccole con rapporto lunghezza vite/diametro testa, tra 1,11, evita il ribaltamento delle stesse all’interno della testa e quindi ogni inceppamento vite in fase di assemblaggio è scongiurato.

Il corretto posizionamento del dispositivo sul punto di avvitatura avviene come segue:

- Il cobot è dotato di una telecamera che fotografa la scheda elettronica in transito

- Sulla base delle coordinate dello scatto, il cobot elabora il posizionamento della scheda elettronica dell’apparecchio TV sul nastro trasportatore

- Calcola la velocità di transito

- Determina esattamente la posizione dei punti di avvitatura sulla scheda

- Procede con i posizionamenti in base ai programmi di avvitatura preimpostati che prevedono il numero viti e i parametri di coppia di serraggio impostati per quella produzione.

3. MOTORIZZAZIONE E CONTROLLO ELETTRONICO

Questa tecnologia assolve nella maniera più performante le esigenze di avvitatura esposte e soprattutto quelle di interazione con il sistema fabbrica. Il motore è brushless e il sistema di controllo dei parametri di avvitatura avviene con trasduttore di coppia e resolver integrati che garantiscono una elevata risoluzione nella misurazione dei parametri di coppia/angolo. Unitamente alle unità di controllo il sistema assicura le seguenti performances:

- Gestione da remoto del cobot

- Interfaccia con il PLC di linea e altri dispositivi attraverso i segnali I/O liberamente programmabili. Si relazionano con il nastro trasportatore di lavoro attivando o disattivando le dime blocca pezzo e quindi in funzione dei componenti da assemblare e dei programmi di avvitatura impostati

- Gestione del numero di avvitature per tipologia componente nonché per i parametri di coppia/angolo/tempo necessari per il corretto assemblaggio

- 32 “task” pre-impostabili e richiamabili per un controllo perfetto delle sequenze di avvitatura

- 8 programmi disponibili per ogni task, all’interno dei quali è possibile impostare le 3 diverse strategie di avvitatura disponibili (controllo coppia, controllo coppia monitoraggio angolo, controllo angolo-monitoraggio coppia) e gli altri parametri del ciclo di avvitatura (rotazione oraria/antioraria, coppia minima/massima, angolo minimo/ massimo, riduzione della velocità durante il serraggio, tempo limite).

Quali sono i vantaggi dell’utilizzo di questa tecnologia?

- controlli accurati sulle avvitature e delle sequenze

- continuità produttiva grazie al conteggio delle viti/cicli di lavoro

- rilevazioni di eventuali anomalie di processo, ad esempio le viti sfilettate (attraverso il parametro del tempo di avvitatura)

- MEMORIZZAZIONE DEI DATI PER EFFETTUARE ATTIVITÀ STATISTICHE e tradurre quindi i risultati di avvitatura e quindi di produttività /qualità dei processi in KPI di analisi e monitoraggio. Una risposta fondamentale alle esigenze di digitalizzazione e utilizzo dei dati che provengono dalle macchine come strumento per creare valore attraverso l’ottimizzazione e la valorizzazione dei processi produttivi

- INTERCONNETTIVITÀ: attraverso la Porta Ethernet il sistema può interfacciarsi con protocolli Ethernet IP, ACOP, ToolsNet nonché con Bar Code, PLC, Stampanti.