Preciso come un orologio svizzero

Pallettizzazione più rapida con il sistema a cinematica parallela EXPT

L'industria orologiera svizzera protegge la leggendaria reputazione dei suoi orologi da polso con il marchio di qualità "Swiss Made". Questo livello qualitativo può essere raggiunto soltanto grazie a tecniche di produzione messe in atto da impianti automatizzati veloci e precisi. A tal fine, Amax Automation AG ha implementato un pallettizzatore multifunzionale con sistemi di robotica e di movimentazione come il sistema a cinematica parallela EXPT pronto per l'installazione di Festo.

Secondo alcuni sondaggi, in tutto il mondo i consumatori più esigenti sono disposti a pagare fino al 50% in più per un orologio da polso che rechi il marchio di qualità "Swiss Made". Tuttavia, ciò significa anche che, in base alla legislazione del Parlamento svizzero, più del 60% dei costi di produzione relativi ai pregiati orologi da polso ha origine in Svizzera.
Questo è uno dei motivi per cui l'industria orologiera svizzera tende ad attuare proprio in Svizzera un numero sempre maggiore di fasi di produzione degli orologi e delle parti correlate. Inoltre, le aziende fornitrici presenti nei Paesi a basso costo di manodopera diventano sempre meno attraenti a causa dell'aumento dei costi salariali. A ciò si aggiunge il fatto che, in questi Paesi, non sempre è possibile riprodurre le caratteristiche più sofisticate delle parti fabbricate a mano. Senza contare che è capitato che il livello qualitativo subisse un calo nel momento in cui i tranciati fini sono stati manipolati come merce sfusa. Ciò ha comportato maggiori sprechi e costi di pulizia più elevati.

Organizzare la produzione in uno stabilimento nazionale offre un duplice vantaggio: itinerari di trasporto più brevi e veloci e un controllo della produzione più facile. A tal proposito, il pallettizzatore del produttore di macchine speciali svizzero Amax viene impiegato per garantire una classificazione precisa e affidabile dei tranciati fini, che poi vengono ulteriormente lavorati mediante processo galvanico, smaltatura, stampa a tampone e assemblaggio. I pezzi ad alta precisione sono diversi per ogni tipo di orologio e per ogni marca e talmente sottili che il loro spessore può variare di pochi decimi di millimetro.

L'inserimento dei pezzi nei vassoi richiede un alto grado di precisione.

Inserimento dei componenti nell'orologio

Massimo grado di precisione

Il pallettizzatore multifunzione è estremamente flessibile e veloce. Lavorando a un ritmo di 120 pezzi al minuto, è in grado di classificare fino a undici tipi di minuterie in sei diversi vassoi a griglia o in due diversi vassoi Jedec. Ulteriori suddivisioni possono essere programmate facilmente mediante il pannello di comando e il software "teach-in". Le fasi successive richiedono un alto grado di precisione, in quanto prevedono l'inserimento dei pezzi nei vassoi. I pezzi vanno sempre posizionati nel vassoio con il lato destro rivolto verso l'alto. Due sistemi di visione integrati e un sistema di ribaltamento appositamente studiato assicurano il corretto orientamento dei pezzi all'interno dei vassoi.

Difficile distinguere i pezzi dal nastro

Subito dopo ha inizio la pallettizzazione vera e propria. La telecamera intelligente SBO..-Q rileva la posizione delle parti di orologio sul nastro trasportatore e trasmette i dati a due sistemi a cinematica parallela EXPT. Con una speciale pinza a depressione, il sistema a cinematica parallela preleva i pezzi dal nastro e riempie i vassoi a griglia o i vassoi Jedec in base all'impiego previsto. Ma l'operazione non è così facile come sembra, perché le piccole parti sono talmente leggere che basta un soffio d'aria per modificare la loro posizione sul nastro. Inoltre, sono così sottili che la pinza a depressione quasi non riesce a distinguerle dal nastro trasportatore. Per una produzione sicura, è dunque necessario che il sistema di manipolazione agisca in base a una sequenza di movimento costante e precisa al millesimo, che consenta una presa sicura del pezzo senza influire sulla posizione del pezzo sul nastro trasportatore. "Pertanto, è di fondamentale importanza l'uso della robotica più idonea", spiega Rolf Wirz, direttore esecutivo presso Amax.

Robot con cinematica Delta

"Sapevamo bene che soltanto un robot dotato di cinematica Delta poteva avere la flessibilità e la velocità necessarie per prelevare le piccole parti nell'area di lavoro", prosegue Wirz. "Già da tempo avevamo adocchiato il robot Delta EXPT prodotto da Festo, ma finora non si erano presentati progetti che ne richiedessero l'impiego. Il rapporto ottimale tra costi e benefici e i buoni risultati ottenuti negli anni di collaborazione con Festo Schweiz sono stati i fattori che hanno guidato la nostra decisione", spiega l'esperto di automazione,

che continua: "Basandoci sulla ben nota esperienza di Festo nel settore della tecnica dell'automazione pneumatica, avevamo già incaricato l'azienda di sviluppare il sistema di presa a depressione". Sembra che questo compito richieda molta esperienza, perché non è facile riuscire a individuare al momento giusto il giusto grado di vuoto da trasmettere alla pinza e poi imprimere l'impulso di espulsione. "Siamo quindi in una situazione ideale: Festo è in grado di occuparsi della tecnica dell'automazione, sia elettrica che pneumatica, e noi possiamo realizzare un pacchetto di sviluppo completo partendo dal sistema di presa e dal robot. Ciò ha portato anche alla riduzione, da parte nostra, delle interfacce e dei costi ad esse connessi", così descrive Wirz i vantaggi derivanti dalla collaborazione con Festo.

Sistema a cinematica parallela con ventosa

Il sistema a cinematica parallela preleva i pezzi dal nastro con una speciale pinza a depressione e riempie i vassoi a griglia o i vassoi Jedec in base all'impiego previsto.

Perfezionamento nell'Application Center di Festo

Ma, prima che il sistema a cinematica parallela potesse entrare in funzione nel pallettizzatore, sono stati necessari molti test per la convalida. "Per questo motivo, abbiamo chiesto aiuto ai nostri colleghi dell'Application Center presso la sede dell'azienda in Germania", afferma Daniel Minger, ingegnere commerciale per il settore della manipolazione di piccole parti e dell'industria elettronica di Festo Svizzera. Per poter raggiungere 120 cicli al minuto, infatti, erano necessari due sistemi a cinematica parallela: il primo preleva quante più parti possibile dalla cintura, il secondo prende il resto. Una telecamera Festo con PLC integrato controlla entrambi i sistemi. Questo in teoria,

ma, in pratica, le cose non sono così semplici: spesso le simulazioni su schermo non sono sufficienti per le operazioni più complesse. In questi casi, sono richiesti dei test da condurre presso l'Application Center di Festo. Qui vengono testati, in condizioni reali e utilizzando i pezzi prodotti dal cliente, i tempi di ciclo e le precisioni di ripetibilità dei sistemi di manipolazione e tutti i movimenti vengono registrati mediante la telecamera ad alta velocità di Festo. In questo modo, è possibile ottenere un'accurata armonizzazione tra software e hardware.

Nel caso del pallettizzatore Amax, il fattore d'importanza cruciale era il corretto posizionamento dei pezzi nei vassoi. Di conseguenza, un ambiente stile laboratorio come quello dell'Application Center era perfetto per verificare il grado di precisione del sistema a cinematica parallela nel collocare i pezzi e i conseguenti tempi di assestamento, sviluppare i corrispondenti logaritmi per il software e ottimizzare i tempi di ciclo richiesti.

Il know-how ingegneristico fa risparmiare molto tempo

Entrambi i sistemi a cinematica parallela EXPT sono stati forniti da Festo come sistema completo pronto per il montaggio e dotati di sistema di comando robotico CMXR e controllore motore CMMP-AS, ognuno nel relativo quadro di comando. A ciò si aggiunge il sistema di visione compatto intelligente SBOI...-Q, che mediante un sensore ottico rileva i pezzi presenti sul nastro e trasmette i dati relativi alla posizione al sistema di comando robotico. Altri sistemi di manipolazione pronti per il montaggio sono impiegati per il cambio dei vassoi. Gli assi elettrici di tipo ELGR spingono i vassoi in avanti, i cilindri pneumatici lo sollevano e lo tengono stretto. L'asse elettrico EGC-HD, che si caratterizza per una grande rigidità e precisione, muove orizzontalmente una pinza meccanica. La pinza solleva più pezzi contemporaneamente, ruota di 90° e li colloca in un vassoio a griglia. Il movimento verticale viene compiuto dall'asse elettrico EGC.

Una volta completati i test, Festo ha consegnato la sua soluzione di sistema completamente montata, dotata di garanzia di funzionamento e pronta per il montaggio sulla macchina. "Avvalendoci del know-how ingegneristico degli specialisti dell'automazione di Festo, abbiamo risparmiato molto tempo durante l'intero processo, soprattutto nelle fasi di collaudo e messa in funzione", sottolinea Rolf Wirz parlando dell'assistenza completa fornita da Festo.

Asse elettrico EGC-HD

L'asse elettrico EGC-HD, che si caratterizza per una grande rigidità e precisione, muove orizzontalmente una pinza meccanica. Quest'ultima solleva più pezzi contemporaneamente, ruota di 90° e li colloca in un vassoio a griglia.

Un territorio inesplorato per la tecnologia Delta

"Con le nostre soluzioni di automazione individuali, spesso ci muoviamo lungo il confine tra quelle che sono le conoscenze tecniche e ciò che è effettivamente applicabile nella realtà. I nostri partner commerciali devono mostrare una grande volontà di promuovere l'innovazione ed essere disponibili ad accettare sfide particolari o a esplorare nuovi campi d'applicazione. In questo senso, Festo è per noi il partner ideale", spiega Wirz. "Il sistema a cinematica parallela EXPT è solo uno degli esempi che illustrano come Festo riesca a offrirci prodotti innovativi grazie ai quali noi possiamo imporci sul mercato", dice il direttore esecutivo di Amax.

Secondo Wirz, il sistema a cinematica parallela di Festo estende la tecnologia Delta in aree precedentemente riservate ai robot Scara grazie al suo interessante rapporto qualità-prezzo. Il sistema risulta vincente per la ridotta quantità di massa movimentata e la migliore accessibilità e convince grazie all'invariabilità del suo sistema e alla precisione di ripetibilità ad essa connessa.

Amax Automation AG

Kirchbergstrasse 211
3400 Burgdorf
Svizzera

Campo di attività: assemblaggio e automazione della produzione, costruzione di macchine speciali e movimentazione di tazze

Questo articolo è apparso nella rivista per i clienti Festo trends in Automation 2.2014

  1. Foto: Martin Jeker
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