Automazione di macchine utensili tramite robot mobili

Dall’aumento dei prezzi alla carenza di lavoratori qualificati, le aziende industriali sono sempre più sotto pressione. Grazie a un progetto pilota, KUKA e HELLER, un produttore di macchine utensili CNC, hanno sviluppato un’applicazione intelligente per far fronte a queste sfide: un robot mobile che carica e scarica in modo automatizzato le macchine utensili alleggerendo il carico di lavoro dei dipendenti.

L'automazione per il caricamento delle macchine è ancora agli inizi

Piccole quantità, alta complessità e tutto richiede massima velocità, ovviamente. Le richieste dei singoli clienti rappresentano una sfida per le aziende industriali, insieme alla carenza di personale specializzato e all'aumento dei prezzi delle materie prime e dei servizi. Questo problema può essere risolto con l’automazione. Ad esempio, l'automazione è già molto avanzata per le attività di pallettizzazione, movimentazione o montaggio nonché per la lavorazione dei pezzi. Tuttavia, per quanto riguarda le operazioni di carico e scarico flessibile e automatizzato di macchine utensili siamo ancora agli inizi. Insieme a KUKA, il gruppo HELLER, attivo a livello globale, ha lanciato e implementato un progetto pilota in grado di colmare questa lacuna.

Concentrazione del know-how robotico per una maggiore automazione

“C’è un grande potenziale in quest’area. Non si tratta solo di automatizzare davanti alla macchina, ma anche dietro”, afferma Robert Eber, responsabile dell’automazione di pallet e robot presso HELLER. In cinque siti produttivi in tutto il mondo, il gruppo di imprese produce macchine utensili CNC all’avanguardia e sistemi di produzione per la lavorazione ad asportazione truciolo. Tra i clienti dell’azienda fondata a Nürtingen nel 1894 figurano numerose aziende dei settori dell’ingegneria meccanica generale, della tecnologia energetica, della tecnologia dei fluidi, dell’industria aerospaziale, dell’industria automobilistica e i loro fornitori, nonché di molti altri settori. HELLER ha già utilizzato soluzioni robotiche di KUKA per attività svolte in precedenza. Per il progetto pilota di carico macchine con robot, tuttavia, le due aziende hanno lavorato per la prima volta insieme per sviluppare un’applicazione commercializzabile.

HELLER punta su una soluzione specifica per il cliente e, di conseguenza, sulla tecnologia di automazione.

Altamente flessibile: carico macchine con robot mobili

La collaborazione è iniziata con l’obiettivo di scoprire quali processi manuali possono essere automatizzati e dove si trovano i limiti. “Abbiamo contattato l’azienda HELLER e abbiamo chiesto se avessero l’esigenza di robot mobili, e la risposta è stata direttamente affermativa. Questo ha portato a sviluppare le prime idee, i primi concetti e infine il nostro progetto pilota”, riferisce Steffen Günther, Global Business Development Manager di KUKA. Le due aziende hanno avviato il progetto nella primavera del 2021 e, dopo un anno e qualche difficoltà, hanno finalmente stabilito i processi giusti.

Robot mobili per una maggiore produttività

Ed ecco come si presenta: utilizzando le informazioni dell’ordine di produzione fornite dai dipendenti, un computer principale dell’azienda CERTA determina quali utensili sono necessari alla macchina. Ordina poi a KMR CYBERTECH di prelevare gli utensili necessari dal magazzino. La piattaforma mobile, guidata da una tecnologia omnidirezionale, con un KR CYBERTECH installato, parte e si occupa del caricamento della macchina. “Il KMR CYBERTECH era il prodotto più adatto per questo scopo, poiché il peso massimo di portautensili era di 20 kg”, osserva Steffen Günther. Il braccio robotico preleva gli utensili corrispondenti, li posiziona sugli appositi supporti della piattaforma. E poi prosegue il percorso.

Grazie alla soluzione automatizzata, non è più necessario che l'operaio si avvicini alla macchina e inserisca gli utensili. Questo permette di ottimizzare il lavoro manuale.

Robert Eber, team leader dell’automazione di pallet e robot industriale presso HELLER

I vantaggi dei robot mobili

KMR CYBERTECH porta i pezzi alla macchina corrispondente e li posiziona dove sono necessari. “Grazie alla soluzione automatizzata di caricamento della macchina, non è più necessario che il dipendente si avvicini alla macchina e inserisca gli utensili. Questo ci permette di ottimizzare il lavoro manuale”, spiega Robert Eber. In questa soluzione, KMR CYBERTECH non si occupa solo del carico e dello scarico, ma anche della sostituzione utensili. Ad esempio, quando il computer principale riceve informazioni su un utensile usurato, la piattaforma si dirige verso la macchina interessata. Scarico, trasporto, prelievo del nuovo utensile, inserimento nella macchina - fatto.

Il robot può imparare a utilizzare la macchina utensile.

Robot mobile autonomo nell’impianto

Un aspetto particolarmente impegnativo nello sviluppo di questa soluzione per il caricamento automatico delle macchine è stata la comunicazione tra tutti i sistemi coinvolti. “Quali dati sono disponibili quando e dove? La sfida più grande per noi è stata quella delle interfacce per lo scambio di dati”, spiega Robert Eber. Grazie all’esperienza combinata di KUKA e HELLER nel campo dell’automazione, dopo una serie di test è stata trovata una soluzione adeguata per fare in modo che la piattaforma mobile non si limitasse solo a spostarsi da A a B. Ora infatti riceve le informazioni necessarie ad hoc, il che le permette di sapere esattamente cosa deve essere fatto in ogni momento.

La robotica mobile può svolgere questi compiti 24 ore su 24, 7 giorni su 7, mentre gli operai specializzati possono concentrarsi sulle loro competenze e su attività a maggior valore aggiunto.

Steffen Günther, Global Business Development Manager di KUKA

Flessibilità per l'utente

Nel progetto pilota doveva essere rispettato anche un secondo requisito. “Volevamo cambiare il meno possibile rispetto al funzionamento manuale”, precisa Eber. “Volevamo che il dipendente fosse anche in grado di inserire gli utensili e di gestire i dati, se necessario.”

Processo flessibile e automatizzato: I robot mobili possono non solo trasportare un utensile, ma anche occuparsi del caricamento della macchina con gli utensili.

Richieste dei clienti: robot con macchina utensile

Il progetto è stato completato e ne è stata determinata la fattibilità: la comunicazione funziona e le macchine possono ora essere caricate con utensili sia dall’uomo che dai robot. “Ora monitoreremo il mercato e siamo pronti a passare al livello successivo e a rispondere alle richieste dei clienti”, sottolinea Eber. Anche per KUKA si è trattato del primo grande progetto di robotica mobile nel campo dell’automazione delle macchine utensili. Steffen Günther è convinto che questa innovazione permetterà di contrastare la mancanza di lavoratori qualificati e di rafforzare le aziende industriali. “La robotica mobile può svolgere lavoro 24 ore su 24, 7 giorni su 7, mentre gli operai specializzati possono concentrarsi sulle loro competenze e su attività a maggior valore aggiunto.” La prima pietra è stata posta e la collaborazione con HELLER ha già dato origine ai primi progetti. Il compito è ora quello di integrare questo progetto lungimirante negli stabilimenti produttivi di altri produttori di utensili.