Armonia e highspeed

Marginal Column

Tre robot con braccio articolato inseriscono i componenti in appositi contenitori portapezzi. Qui vengono serrati con precisione mediante forza elastica.

Uno scanner 3D pilota il raggio laser sul componente.

Per l’industria automotive ERLAS realizza un impianto produttivo completamente automatico con celle laser, che coniuga diverse tecnologie di assemblaggio. Una soluzione multitecnologica di Rexroth per l’automazione fa in modo che, anche in presenza di tempi di ciclo più brevi, tutto funzioni correttamente.

 

I robot di colore arancione si girano rapidissimi sul proprio asse, afferrano e collocano piccoli componenti. I nastri trasportatori portano i rifornimenti. In una cella di lavorazione tutto avviene con estrema rapidità. Un’ottica scanner pilota qui il raggio laser che deve saldare insieme i pezzi. Bordatura, chiusura con clip, saldatura laser: da sette singoli componenti viene ricavato, presso un subfornitore dell’industria automobilistica, Tier 1 un’unità rilevante per la sicurezza dei sistemi di guida, e tutto ciò in modo completamente automatico, in nemmeno sette secondi.

54 assi reali e cinque assi pilota virtuali rendono possibile questo complesso ciclo di lavorazione. La soluzione di comando IndraMotion MLC di Rexroth tiene tutti i cicli produttivi sotto controllo. “Oltre al tempo ciclo estremamente ridotto di 6,7 secondi per il componente saldato, testato e depositato in piccoli contenitori, il cliente ha stabilito un ciclo personale inferiore di due secondi”: è così che il Dr. Ing. Bernd Pögel descrive l’impegnativo compito. In qualità di direttore della progettazione, ha sviluppato presso la ERLAS Erlanger Lasertechnik GmbH il concetto di comando dell’impianto. Il risultato è una raffinata combinazione di tecnologie di assemblaggio, eseguita da sette robot con braccio articolato e due celle di saldatura laser.

Tutto sotto controllo

In brevissimo tempo l’impianto ha eseguito molteplici fasi del processo produttivo. “Ci è stato subito chiaro che non potevamo riuscire a raggiungere il tempo di ciclo richiesto con un sistema di controllo operante in modo sequenziale”, ricorda Pögel. La soluzione: un controllo, che regolasse parallelamente diversi processi di movimento e che, in caso di variazione di un parametro, adeguasse automaticamente gli altri assi coinvolti.

“I processi di movimento dei robot sono stati necessariamente integrati nel sistema di flusso del materiale in modo tale che, in caso di variazioni del numero di giri dell’asse anteriore, non si verifichino anomalie”, descrive Pögel i requisiti relativi al comando. Il sistema Motion-Logic IndraMotion MLC di Rexroth soddisfa questi requisiti. Esso si basa sul PLC secondo EC 61131-3 e biblioteche di funzioni PLCopen. Grazie al bus sercos dedicato all’automazione, l’hardware coordina 59 assi in tempo reale. La funzione software FlexProfile sviluppata da Rexroth adatta, in caso di variazioni dei parametri, tutti i movimenti coinvolti e tiene conto dei parametri esterni temporizzati.

Veloce e sicuro

Il processo produttivo per i gruppi costruttivi inizia con l’introduzione automatica dei singoli componenti nell’impianto. Una macchina con due assi idraulici sincronizzati e settati su di una velocità di processo di 50 kilonewton esegue la bordatura nel passaggio successivo per tre pezzi stampati insieme, mentre il vibrovaglio dell’impianto convoglia altri componenti. I robot con braccio articolato con sei assi depositano i componenti in un apposito contenitore portapezzi, dove possono essere fissati con precisione mediante forza elastica. Un impianto intelligente, composto da sistemi di trasferimento e shuttle, trasporta i contenitori fino all’unità di sollevamento a monte delle due celle laser, che vengono rifornite da appositi “Overhead-Feeder”.

Quindi il laser a disco da 6 kilowatt con uno scanner 3D si mette all’opera. Per ciascun pezzo esegue 24 cordoni di saldatura, per una lunghezza totale di 224 millimetri: per fare tutto ciò, compresi i movimenti per l’orientamento del portapezzi, sono necessari circa 4,9 secondi. Quando il processo di lavorazione avviene nella prima cella di saldatura, parallelamente nella seconda cella un gruppo costruttivo completo viene prelevato e viene inserito un nuovo contenitore portapezzi contenente pezzi non lavorati. Un deviatore commuta il raggio laser avanti e indietro tra entrambe le celle, incrementando il tempo di inserzione del laser fino a quasi 100%.

Tolleranza zero: il componente è in sede

Nel componente saldato vengono clippati, nella fase successiva, cinque piccoli componenti di plastica. Il vibrovaglio isola i pezzi, le unità di Pick-and-Place li depositano sul dispositivo prensile, dove vengono serrati e inseriti a pressione, dopo un movimento oscillatorio, nel gruppo costruttivo saldato. “Secondo il disegno la tolleranza prevista è zero” spiega Pögel. Dieci servoassi, che seguono un asse pilota virtuale, garantiscono che tutto quanto venga eseguito correttamente. In conclusione avviene il collaudo del gruppo assemblato per quanto concerne le grandezze misurabili importanti per il funzionamento. Dieci ulteriori servoassi supportano il controllo qualità completamente automatizzato e la siglatura del gruppo costruttivo. “Grazie all’impiego di componenti per l’automazione Rexroth è stato possibile ridurre drasticamente i tempi di costruzione e montaggio”, sottolinea Pögel.

Sicurezza integrata

Oltre al sistema di controllo, Rexroth ha fornito i servocomandi IndraDrive, i componenti della tecnica lineare e della pneumatica, nonché l’intera idraulica. Anche per le unità di comando ERLAS si affida completamente ai componenti elettronici di Rexroth, fino ai pannelli di comando. “In questo modo abbiamo potuto ridurre considerevolmente il numero dei fornitori e abbiamo ora un unico partner responsabile per la maggior parte dei componenti e delle interfacce”, afferma il Direttore della progettazione. La soluzione multitecnologica fa risparmiare allo specialista laser e ai suoi clienti il doppio del tempo: rispetto alla programmazione con sequenziatore, ERLAS ha ridotto i tempi ciclo del fattore tre, nonché il lead time dal ricevimento dell’ordine fino al trasferimento al cliente.

Per il supporto in occasione della messa in servizio ERLAS ha incaricato la ditta Rexroth-Systemintegrator Fritz Automation GmbH. La sicurezza che tutto si svolga senza intoppi 24 ore su 24 per la ERLAS è compresa nel pacchetto. Gli azionamenti IndraDrive sono equipaggiati con il sistema “Safety on Board”. Il vantaggio: ERLAS può attivare le funzioni di sicurezza per i singoli assi e per zone definite. I processi di movimento di diversi assi pilota virtuali possono essere adattati in parallelo. Una dinamizzazione degli azionamenti IndraDrive avviene online in background, evitando tempi di fermo macchina necessari per l’analisi degli errori. In questo modo l’impianto assembla i gruppi costruttivi in modo rapido e sicuro, 24 ore su 24.