L’industria manifatturiera moderna è continuamente alla ricerca di nuove soluzioni per aumentare sia l’efficienza dei processi produttivi sia la qualità dei prodotti realizzati. In questo contesto, l’automazione industriale e i sistemi robotizzati di asservimento macchine utensili sono fondamentali per raggiungere gli obiettivi di produzione.
I cobot, o robot collaborativi, rappresentano una soluzione innovativa e versatile per asservire macchine utensili di vario tipo. Grazie alla loro flessibilità e facilità di programmazione, i cobot possono essere integrati in diverse fasi della produzione, dal carico/scarico pezzi al montaggio, fino all’asservimento di processi specifici.
L’integrazione tra robot e macchine utensili consente di ottimizzare l’asservimento, migliorando la produttività, la qualità dei prodotti e riducendo i costi operativi in molti settori industriali. I cobot, lavorando a fianco degli operatori in sicurezza, permettono di liberare risorse umane per attività a maggior valore aggiunto, creando un ambiente di lavoro più efficiente e collaborativo.
In un contesto industriale sempre più orientato all’industria 5.0, l’adozione di cobot per l’asservimento macchine è parte di una strategia più ampia per la creazione di fabbriche intelligenti e interconnesse, in cui l’automazione collaborativa gioca un ruolo chiave.
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Che cos’è l’asservimento macchine
In ambito industriali, per asservimento macchine (o machine tending)si intende l’automazione delle operazioni di carico, scarico e movimentazione di materiali e componenti in relazione a macchine utensili o altri macchinari di produzione. In pratica, vuol dire affidarsi a sistemi robotizzati o automatici per compiti ripetitivi e spesso faticosi che tradizionalmente venivano svolti dagli operatori umani come il posizionamento di pezzi grezzi nelle macchine, la rimozione dei pezzi lavorati, il trasporto di materiali tra diverse stazioni di lavoro o il controllo qualità dei prodotti. L’obiettivo è ottimizzare i flussi produttivi, riducendo i tempi di inattività delle macchine, e migliorando la qualità e la sicurezza del processo produttivo.
Cosa sono i cobot e perché usarli nell’asservimento macchine
I cobot, abbreviazione di robot collaborativi, sono una tipologia di robot specificatamente progettata per operare in stretta collaborazione con gli esseri umani, condividendo lo stesso spazio di lavoro in totale sicurezza, grazie ai sofisticati sistemi hardware e software di sicurezza integrati in questi robot. Questa caratteristica li distingue dai robot industriali tradizionali, che spesso richiedono barriere protettive per garantire l’incolumità del personale.
La facilità di riprogrammazione, la flessibilità di impiego e la sicurezza intrinseca sono i tratti distintivi dei cobot. Molti cobot sono dotati di sistemi di apprendimento automatico, per cui possono adattarsi agli ambienti di lavoro e apprendere dalle interazioni passate. Queste capacità li rendono ideali per l’asservimento di macchine utensili, dove la varietà di operazioni e la necessità di rapidi cambi di produzione sono all’ordine del giorno.
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Vantaggi dell’integrazione tra robot collaborativi e macchine utensili
Nei sistemi di asservimento macchine utensili, l’utilizzo di robot collaborativi offre numerosi vantaggi:
- risposta alla carenza di manodopera: i cobot possono essere programmati per svolgere molte delle mansioni più ripetitive o più onerose, riducendo il numero di addetti richiesti dal processo produttivo e dando una risposta alla crescente difficoltà di trovare manodopera;
- semplicità di programmazione: interfacce intuitive e accessibili, programmazione guidata su tablet o touch screen e funzionalità avanzate di apprendimento automatico semplificano il lavoro di riprogrammazione del cobot, che può essere svolto anche da personale non specializzato in robotica;
- costi contenuti: rispetto ai robot industriali tradizionali, i cobot sono una soluzione di automazione accessibile anche per aziende più piccole, questo grazie anche ai costi di installazione contenuti, il consumo energetico ridotto e la riduzione della necessità di personale specializzato;
- velocità e flessibilità: si spostano velocemente da una posizione all’altra negli spazi aziendali, per gli addetti è semplice sostituire gli accessori per modificare la funzione del cobot e destinarlo ad un’attività differente;
- creazione di un ambiente di lavoro più sicuro: i cobot evitano agli operatori compiti gravosi o pericolosi, riducendo il rischio di infortuni e migliorando l’ergonomia del lavoro.
Oltre ai vantaggi appena elencati più specifici dei cobot, ci sono anche altri benefici che i robot collaborativi condividono con i robot industriali tradizionali:
- riduzione dei tempi di inattività: i cobot possono operare ininterrottamente, caricando e scaricando pezzi, alimentando le macchine e gestendo altre attività ripetitive, massimizzando l’utilizzo delle macchine utensili e minimizzando i tempi morti;
- miglioramento della precisione e della qualità: l’elevata ripetibilità e precisione dei movimenti dei cobot garantisce una qualità costante dei prodotti, riducendo gli scarti e i difetti di lavorazione;
- aumento della produttività: l’automazione di attività manuali e ripetitive consente di incrementare la velocità di produzione e il volume di output, migliorando l’efficienza complessiva dell’impianto.
Applicazione dei cobot nei sistemi di asservimento macchine utensili
I cobot possono essere impiegati in un’ampia varietà di operazioni che spaziano dal carico/scarico pezzi alla movimentazione di materiali, fino al controllo qualità e all’assemblaggio.
Una delle applicazioni più comuni è il carico e scarico di pezzi da macchine CNC, torni e centri di lavoro. Ad esempio, nell’asservimento di un tornio CNC i cobot, equipaggiati con pinze o altri sistemi di presa, possono prelevare i pezzi grezzi da pallet o nastri trasportatori e posizionarli con precisione nel macchinario, per poi rimuovere i pezzi lavorati e collocarli in appositi contenitori, pronti per la fase di produzione successiva.
La movimentazione dei materiali tra diverse fasi di lavorazione è un’altra area in cui i cobot possono essere molto utili collaborando nell’asservimento di macchinari con forche o senza forca. Possono spostare componenti, semilavorati o prodotti finiti tra le diverse stazioni di lavoro, ottimizzando i flussi produttivi e riducendo i tempi di movimentazione.
Nell’ambito dell’assemblaggio, i cobot possono collaborare con gli operatori umani per eseguire operazioni di assemblaggio di precisione, come l’inserimento di componenti, l’avvitatura o l’incollaggio, migliorando la qualità e la velocità delle operazioni.
Il controllo qualità e l’ispezione dei prodotti finiti possono essere automatizzati mediante l’utilizzo di cobot dotati di sistemi di visione artificiale o altri sensori, in grado di rilevare difetti, imperfezioni o anomalie nei prodotti, garantendo la conformità agli standard qualitativi richiesti.
Nell’asservimento robotizzato di CMM (macchine di misura a coordinate), i robot collaborativi consentono di automatizzare le operazioni di controllo dimensionale e qualitativo dei pezzi prodotti, garantendo una maggiore precisione e ripetibilità delle misure, oltre a liberare gli operatori da compiti ripetitivi.
Infine, i cobot possono essere impiegati nelle operazioni di confezionamento e pallettizzazione, prelevando i prodotti finiti, imballandoli e posizionandoli su pallet pronti per la spedizione, ottimizzando i tempi e riducendo i costi di manodopera.
Queste sono solo alcune delle possibili applicazioni dei cobot nell’asservimento macchine utensili. La loro flessibilità e adattabilità li rendono strumenti preziosi in diversi settori industriali, tra cui l’automotive, l’elettronica, l’alimentare e il farmaceutico. Inoltre, l’evoluzione tecnologica sta portando allo sviluppo di soluzioni di asservimento sempre più avanzate, come l’utilizzo di elevatori per l’asservimento di macchinari di grandi dimensioni o l’implementazione di sistemi di asservimento senza forca, che sfruttano tecnologie di presa innovative per manipolare pezzi di diverse forme e dimensioni.
Integrazione tra robot collaborativi e macchine utensili
L’implementazione di cobot per l’asservimento macchine richiede una pianificazione accurata e un approccio strutturato per garantire il successo del progetto e massimizzare i benefici dell’automazione.
Il primo passo consiste in una valutazione approfondita delle esigenze specifiche dell’azienda, analizzando i processi produttivi, le tipologie di macchine utensili utilizzate, i flussi di lavoro e gli obiettivi da raggiungere. Sulla base di questa analisi, sarà possibile selezionare il cobot più adatto.
Successivamente, si procede alla progettazione e programmazione del sistema robotizzato di asservimento, tenendo conto dell’integrazione con le macchine utensili esistenti e definendo le sequenze operative, i punti di presa e le traiettorie del cobot tramite l’utilizzo di software di simulazione.
Una volta completata la fase di progettazione, si procede all’installazione e messa in servizio del cobot e dell’impianto di asservimento, che può includere l’integrazione di sistemi di visione, sensori di sicurezza e altri dispositivi periferici.
La formazione del personale sull’utilizzo e la manutenzione del cobot è un aspetto da non sottovalutare. Gli operatori devono acquisire le competenze necessarie per programmare, gestire e interagire in sicurezza con il cobot, oltre che per eseguire interventi di manutenzione ordinaria e risolvere eventuali problemi.
Infine, la previsione di sistemi di monitoraggio e l’ottimizzazione delle prestazioni del sistema robotizzato di asservimento saranno utili per garantire un funzionamento efficiente e continuo nel tempo.
Il futuro dell’integrazione tra cobot e macchine utensili
I sistemi robotizzati di asservimento rappresentano un elemento chiave per l’evoluzione dell’industria manifatturiera verso un modello più intelligente, interconnesso e sostenibile. L’integrazione sempre più stretta tra robot e macchine utensili, favorita dall’avanzamento tecnologico e dalla diffusione dei cobot, apre nuove prospettive per l’automazione collaborativa, in cui uomo e macchina lavorano fianco a fianco per raggiungere obiettivi comuni.
