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Automazione: robotica e tecnica lineare a confronto

Una guida per scegliere quale tipologia di automazione è meglio adattabile alle proprie esigenze. 

Attualmente l’industria deve affrontare numerose sfide, dalle catene di approvvigionamento compromesse a causa della pandemia di coronavirus e della guerra in Ucraina alla crescente carenza di lavoratori qualificati. Come si possono affrontare efficacemente questi problemi? Un recente studio di ABB che ha intervistato dirigenti in Germania e in altri paesi europei offre alcuni spunti illuminanti. I risultati hanno rilevato che l’84% delle aziende tedesche e il 74% di quelle europee prevede di investire in robotica e automazione in futuro, come base per misure di reshoring o nearshoring. L’obiettivo di fondo è diventare più resilienti di fronte all’attuale situazione globale. Martin Ruskowski del Centro di ricerca tedesco per l’intelligenza artificiale (DFKI), che si occupa anche di questo argomento, ha preso in considerazione tutti i settori e non ha dubbi sul fatto che la carenza di manodopera qualificata stia giocando un ruolo significativo: “Basti guardare lo sviluppo tecnico e demografico in molte nazioni industrializzate. Solo le economie in grado di implementare rapidamente la digitalizzazione e l’automazione sopravviveranno in questo mercato”. In effetti, l’automazione sta giocando un ruolo chiave in questo momento. Ma quale forma di automazione è più adatta? Robotica o tecnica lineare? Quando vale la pena combinarle? In ogni caso, item offre la soluzione ideale, grazie alla sua filosofia modulare.

Panoramica delle applicazioni robotiche

Il whitepaper elenca applicazioni e vantaggi della robotica nell’industria, spiegandone l’ultilità dell’investimento anche per le PMI.
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Tecnica lineare: ideale per processi chiaramente definiti, rapidi e ripetuti frequentemente

La tecnica lineare è parte integrante dell’automazione dei processi. Viene sempre utilizzato nei processi produttivi che prevedono movimenti rapidi e precisi lungo un percorso, elevata precisione di posizionamento o spostamento di carichi pesanti. Il suo concetto di fondo si basa su carrelli mobili che percorrono un percorso lineare su un profilato di supporto. Tuttavia, questo non è certamente tutto ciò che la tecnica lineare ha da offrire. Ad esempio, i progetti che richiedono il movimento in due o tre dimensioni possono essere realizzati anche combinando più unità lineari. Il sistema di automazione può essere utilizzato per costruire unità lineari monoasse, portali 2D e 3D. I numerosi componenti di questo sistema possono aiutare a realizzare un’intera gamma di processi di automazione. Oltre a guide lineari, carrelli, azionamenti e controlli, item offre anche unità lineari preconfigurate e soluzioni chiavi in mano.

I portali 2D (a sinistra) vengono usati, ad esempio, per stampare o ispezionare superfici e per altri processi bidimensionali. I portali 3D (a destra) sono adatti per impilare, pallettizzare o smistaere mediante pinze o ventose montate su assi a sbalzo.

Collaudate applicazioni per la tecnica lineare

Nella produzione, le unità lineari ad asse singolo vengono spesso utilizzate quando gli utensili devono essere spostati lungo una linea retta. Questo è il caso, ad esempio, della foratura o dell’avvitamento. Non solo, i carichi pesanti possono essere spostati facilmente utilizzando unità lineari ad asse singolo. Gli assi lineari sincronizzati sono utilizzati in applicazioni più complesse. La sincronizzazione consente la produzione di sistemi multiasse (= portali), costituendo così la base per applicazioni multidimensionali. Nei portali 2D, ad esempio, ugelli, pulsanti, sensori o scanner vengono guidati attraverso un piano.

Che si tratti di un’applicazione monoasse, bidimensionale o tridimensionale, le soluzioni con tecnica lineare consentono una precisione di posizionamento ottimale e movimenti rapidi.

I tavoli XY sono ideali per spostare utensili pesanti ed eseguire processi di smistamento o riempimento. I test sui materiali e sui carichi possono essere eseguiti utilizzando assi a sbalzo. I componenti della tecnica lineare danno la possibilità di svolgere processi tridimensionali, come l’impilaggio, la pallettizzazione e vari compiti di smistamento. Che si tratti di un’applicazione monoasse, bidimensionale o tridimensionale, le soluzioni con tecnica lineare consentono una precisione di posizionamento ottimale e movimenti rapidi. Altri vantaggi di questa tecnica includono una semplice messa in servizio, una lunga durata, bassi requisiti di manutenzione, bassi costi di investimento e semplice programmazione. Al giorno d’oggi, per applicazioni semplici o moderatamente complesse non è più necessaria una conoscenza preliminare del PLC: il sistema dei componenti per la tecnica lineare e il relativo software rendono tutto possibile.

I tavoli XY sono ideali per attività di pick-and-place dinamiche. L’utensile viene guidato in posizione tramite un asse a sbalzo, mentre l’asse X viene utilizzato per spostarlo in posizioni diverse.

Benefici della robotica: un’eccezionale flessibilità

Grazie al design leggero, i cobot (robot collaborativi) possono essere utilizzati in un’ampia varietà di spazi. Oltre ad essere facili da integrare, possono essere dotati di un gran numero di effettori finali con un’ampia gamma di possibili utilizzi. Gli effettori finali sono strumenti che si attaccano all’estremità del braccio robotico e possono essere facilmente sostituiti. I cobot sono quindi adatti per compiti diversi come l’avvitamento e la saldatura, l’assemblaggio e lo smistamento, la pallettizzazione e il carico di macchine, instancabilmente e con la massima precisione. Inoltre, con i cobot è molto più facile iniziare con l’automazione assistita da robot, perché facili da programmare. Con l’ausilio di un’interfaccia utente grafica è possibile definire semplici fasi di lavoro utilizzando un display touch, anche senza alcuna esperienza di programmazione.

Grazie alla versatilità, la semplice implementazione e Thanks to their versatility, easy implementation and simple and safe handling, cobots are becoming increasingly popular.

Come suggerisce il nome, i cobot sono, in generale, progettati per collaborare direttamente con gli esseri umani. Non sono destinati a sostituirli, ma piuttosto a farsi carico di compiti ripetitivi, faticosi e non ergonomici. Le protezioni e altri involucri protettivi spesso non sono necessari, perché i cobot sono progettati per lavorare a stretto contatto con le persone. Ad esempio, i cobot hanno sensori integrati che li fermano quando entrano in contatto con una persona o, se combinati con scanner di area esterna, interrompono immediatamente il processo in corso non appena qualcuno si avvicina. Nella pratica, tuttavia, le applicazioni completamente collaborative in cui esseri umani e cobot lavorano davvero fianco a fianco sono piuttosto rare. La regola generale è che i cobot vengono utilizzati a fini di automazione parziale o collaborazione sporadica. Ad esempio, un essere umano prepara il processo e poi lascia il cobot a fare il lavoro. Ciò non significa che i cobot abbiano meno successo anzi, grazie alla loro versatilità, facile implementazione e maneggevolezza semplice e sicura, stanno diventando sempre più popolari. Nel 2021, il mercato dei cobot è cresciuto del 40%. Secondo una previsione della società di ricerche di mercato Interact Analysis, entro il 2026 varrà oltre 2 miliardi di dollari.

Implementazione di soluzioni cobot altamente versatili con item

Per integrare i cobot, bisogna avere i componenti giusti. Il sistema modulare per soluzioni cobot offre possibilità pressoché illimitate. La giusta soluzione robotica può essere implementata per qualsiasi esigenza specifica. In una cabina cobot parzialmente chiusa, ad esempio, il braccio robotico può utilizzare l’intera superficie di lavoro, mentre i lavoratori sono protetti dal coperchio rimovibile, il che significa che il robot può operare a una velocità maggiore al di fuori dell’area collaborativa. Le ampie finestre resistenti agli urti assicurano che il personale possa monitorare il processo di lavoro in ogni momento. Tutti i cavi passano attraverso le canaline integrate dei profilati della serie XMS, che li mantiene protetti. I set di fissaggio speciali vengono utilizzati per formare punti di ingresso dei cavi tra i profilati verticali e orizzontali, rendendo la separazione dei livelli particolarmente semplice.

La colonna robot per cobot mobile è particolarmente veloce e manovrabile. Anche i modelli di cobot di grandi dimensioni possono passare da A a B con l’aiuto di questo telaio stabile.

Soluzioni mobili, come l’isola robotica con armadiatura integrata, sono ideali per applicazioni che prevedono il passaggio da una postazione di lavoro all’altra. Grazie alla Groove Plate sulla parte superiore, il cobot può essere posizionato e allineato a piacere. I profilati della serie XMS sono utilizzati per la gestione dei cavi: tutti i cavi scorrono nelle canaline accessibili dall’esterno e gli elementi di controllo possono essere facilmente integrati. Il controller è alloggiato nella sezione di alimentazione chiusa. La colonna robot per la movimentazione del cobot è particolarmente compatta e maneggevole. Anche i modelli di cobot di grandi dimensioni possono passare da A a B con l’aiuto di questo telaio stabile. La colonna centrale offre ampio spazio per agganciare il braccio del robot. Alla postazione di lavoro, il cobot è tenuto saldamente in posizione con l’aiuto delle rotelle di sollevamento. La colonna, la base e gli infissi e gli accessori possono essere modificati e ridimensionati secondo necessità.

Design modulare in azione: un’isola robotica (a sinistra) può essere combinata senza soluzione di continuità con un nastro per il trasporto dei pezzi. L’ambiente XMS della cabina cobot parzialmente chiusa (a destra) vanta un design sicuro ed esteticamente gradevole.

Pensare alla robotica e alla tecnica lineare come qualcosa di più di semplici alternative

Ci sono anche casi in cui vale la pena combinare tecnica lineare e robotica. In molte linee di produzione, ad esempio, le parti grezze vengono ancora alimentate manualmente. La combinazione di tecnica lineare e robotica aumenta notevolmente l’efficienza quando si tratta di assemblaggio e persino di movimentazione dei materiali. Ad esempio, un robot può essere montato su un’unità lineare in modo che possa essere spostato da un’area di produzione all’altra. L’asse lineare viene utilizzato come ripetitore wireless per il robot per aumentare il suo raggio di movimento. La combinazione di entrambe le tecnologie offre anche notevoli vantaggi per le attività pick-and-place, in altre parole, i processi in cui gli oggetti vengono prelevati e riposizionati in un luogo diverso.

Il progetto studentesco “sega circolare volante” è un fulgido esempio delle molteplici combinazioni rese possibili dal design modulare del sistema dei componenti.

Il progetto studentesco “sega circolare volente” mostra come la robotica e la tecnica lineare possano integrarsi a vicenda. Gli studenti hanno posizionato un cobot su un’unità lineare che funziona in sincronia con un nastro trasportatore. I pezzi del puzzle sul nastro trasportatore in movimento vengono riordinati dal cobot che, grazie alla tecnica lineare, ha un settimo asse. A questa struttura è collegata una rulliera per il trasporto successivo dei pezzi. Questo è un fulgido esempio delle molteplici combinazioni rese possibili dal design modulare del sistema dei componenti. Inoltre, possono essere implementati sistemi in cui il robot svolge i suoi compiti mentre è sospeso da un’unità lineare, consentendo di eseguire sia lavori di saldatura convenzionali che compiti di presa e smistamento su una linea di produzione con tutti i vantaggi speciali della tecnica lineare. Non c’è limite alla lunghezza degli assi lineari e le unità lineari possono anche essere configurate per adattarsi a ogni compito specifico.

Quando un robot è collegato a un’unità lineare ad asse singolo, può essere spostato in modo rapido e preciso da una stazione all’altra.

L’attenzione dovrebbe essere sempre sulle persone

Tuttavia, non solo la combinazione di robotica e tecnica lineare aiuta a migliorare l’efficienza, ma porta anche a potenziali risparmi. Ad esempio, più robot su una linea di produzione possono essere sostituiti da un unico robot che viene trasportato automaticamente da stazione a stazione su un asse lineare per eseguire varie fasi di lavoro. Il successo può essere raggiunto solo se le persone e la tecnologia lavorano insieme senza soluzione di continuità, e questo vale per tutti questi progetti. Dopotutto, l’obiettivo non è sostituire gli umani. Al contrario, si tratta di creare un’infrastruttura che possa sgravare il lavoro dei dipendenti, organizzare i processi di lavoro in modo più efficace, rendendoli più efficienti. Che si tratti di tecnica lineare, robotica o una combinazione di entrambi, è possibile creare la base tecnica perfetta coi componenti modulari item per l’automazione.

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