Quali i vantaggi che spingono le aziende a utilizzare un cobot? Come individuare i compiti da assegnare al robot nella cella di lavoro? Quali le applicazioni più interessanti? Ecco la robotica collaborativa in versione Homberger per il mondo della meccanica, dell’automotive, del packaging, della moda e, in contesti del tutto originali, nella ristorazione e nella caffetteria, per creare punti vendita e temporary store con stazioni di lavoro autonome per la produzione di gelati e dolci. «La robotica collaborativa è il paradigma dell’Industria 5.0, una tecnologia di automazione che non sostituisce l’uomo, ma ne migliora l’efficienza riducendo la parte più ripetitiva e usurante delle attività», afferma Gianni Ossola, esperto in robotica collaborativa di Homberger, distributore di componenti e utensili per macchine industriali che dal 2018, prima in Italia, ha esteso le sue competenze di service e solution provider includendo nell’offerta i cobot della coreana Doosan Robotics. Riduzione dei rischi per gli operatori, riduzione degli errori, maggiore precisione. Sono gli obiettivi da cui hanno preso spunto i progetti realizzati per Covim (produzione caffè), per Donati e Officina Meccanica Giusmini (asservimento macchina).
Altre esperienze fatte con clienti di grande intuizione tecnologica hanno generato applicazioni per la creazione di banchi lavoro “sicuri” per gli operatori nel settore della levigatura o per la pulitura che riducono l’esposizione a pericoli di processo spesso sottovalutati. «Le aziende che adottano questa tecnologia sono quelle che intendono raggiungere nuovi livelli di competitività con una riduzione dei costi attraverso la riduzione dei rischi dei processi che ricadono sugli operatori», dice Ossola.
Saldatura, levigatura, lucidatura, pallettizzazione, asservimento macchina
Per Homberger il cobot è lo strumento per automatizzare tutte quelle attività manuali in cui l’operatore entra a contatto con sostanze dannose o dove si devono spostare carichi intensivi o si è obbligati a utilizzare utensili che generano vibrazioni o carichi fisici (rivettatrici, avvitatori, levigatrici ). Uno dei maggiori pregi delle soluzioni collaborative è la flessibilità. Come afferma Ossola, «Nessuno ha più milioni di pezzi uguali da fare, i lotti variano con sempre maggiore frequenza. In tutti questi casi il cobot è un alleato naturale. Può essere programmato per differenti funzioni in pochi minuti, apprendono registrando le traiettorie in modo manuale, spostando il braccio nello spazio. I system integrator sono disorientati dall’ampia offerta che c’è oggi sul mercato, osserva Ossola. Andrà bene questo o quel cobot? Li aiutiamo a fare la scelta corretta, analizziamo i problemi e cerchiamo di comprendere quale possa essere la soluzione migliore. Come service & solution provider forniamo consulenza e formazione a system integrator e utenti finali. Cerchiamo di accendere tutte le lampadine per far comprendere i vantaggi che derivano dall’utilizzo del cobot».
Metodologia di analisi per la definizione dei compiti uomo-robot in una cella di lavoro collaborativa
L’esecuzione monotona di movimenti ripetitivi può causare stanchezza, riduzione della produttività e disimpegno. Se poi i movimenti vengono eseguiti con posture scorrette o scomode, il rischio si intensifica. «Pensiamo a un tradizionale banco di assemblaggio manuale, racconta Ossola. L’oggetto deve essere costantemente manipolato nello stesso modo per tutta la giornata. Un apparentemente innocua routine ma che, se ripetuta nel tempo, può portare a un degrado delle prestazioni. Il cobot si occupa proprio di questa parte del lavoro: posizionando l’oggetto nel modo più efficace agevola l’esecuzione del processo manuale». Per quanto riguarda l’assegnazione dei compiti si parte sempre da un’analisi basata su una segmentazione del processo manuale. Ad ogni compito viene assegnato un nome, un numero, una durata e la precedenza rispetto ad altri compiti, creando di fatto la sequenza dell’intero processo. Lo step successivo è la caratterizzazione dei compiti: ripetitivi, ripetibili con precisione, pericolosi, di elevata destrezza. Infine, sulla base di questi indicatori si assegnano i compiti. E dall’analisi emergono i lavori che sono eseguibili solo da un umano, solo da un robot, indifferentemente da un umano o da un robot e quelli che, invece, hanno senso che vengano eseguiti in modalità collaborativa. Infine, una volta terminata l’assegnazione, viene sviluppato il sistema e se durante la fase di collaudo si verificano aumenti o riduzioni di tempo inattesi, l’assegnazione dei compiti viene ridefinita attuando le modifiche per raggiungere l’assetto ottimale del processo.
La versatilità dei cobot Doosan nei progetti realizzati dai system integrator dell’ecosistema di partner Homberger
Tra le soluzioni di robotica collaborativa sviluppate con tecnologia Doosan vi sono quelli in cui il cobot è stato utilizzato per realizzare un banco di assemblaggio programmabile. In questo caso l’operatore è supportato da un sistema di realtà aumentata che dialoga con il robot per eseguire un montaggio che prevede l’utilizzo di un avvitatore, operazione che veniva prima condotta manualmente. «In una postazione collaborativa la configurazione è sempre di tipo master-slave e ovviamente è il cobot lo schiavo, dice Ossola. Attività che in un’azienda dell’automotive comportavano spostamenti di carichi di circa 15 chilogrammi, e che venivano eseguite da due persone, sono ora effettuate da una sola persona. L’uomo ci mette l’intelligenza, il cobot la forza e la precisione. Configurazione master-slave, per l’appunto».
Altro caso, quello di una soluzione che mira all’automazione di processi pericolosi con l’uso di solventi. «La persona eseguiva questa attività con stracci imbevuti di acetone asportando la parte superficiale per individuare la presenza di microtagli su determinati materiali. Ecco, questa attività, che esponeva l’operatore a esalazioni nocive, viene ora eseguita da un cobot», racconta Ossola. Altrettanto interessante il progetto collaborativo di un importante car-maker di auto sportive. In fase di sperimentazione, mira ad utilizzare il cobot per il processo di pulitura della scocca in modo da assicurare che la verniciatura avvenga in modo uniforme. «In questo caso il vantaggio dato dal cobot è la ripetibilità ottimale del processo, cosa che non può avvenire se è l’operatore ad eseguirla, spiega Ossola. Per quanto esperto, vi saranno sempre delle possibili differenze nell’esecuzione di lavori manuali».
Dodo Ice è un cobot per il settore alimentare: si occupa di dosare i gelati mentre i responsabili dei punti vendita si concentrano sui clienti.
Altro esempio che sta incontrando interesse, l’automazione nella caffetteria e ristorazione. «L’idea a cui stiamo lavorando con una grande azienda del food è dare loro la possibilità di avere una presenza in centri commerciali dove la preparazione dolciaria viene eseguita da un cobot, lasciando così alla persona responsabile del punto vendita di interagire con il pubblico, dare informazioni sul prodotto e sulla lavorazione. Cambia l’esperienza di acquisto. È quello che stiamo facendo anche nel settore delle macchine per il gelato con la dosatura assistita da un cobot. In questo caso si ha l’opportunità di pubblicizzare il valore della macchina, durante un evento fieristico ad esempio: il cobot fa il gelato e la persona è libera di dare informazioni ai visitatori»
Lucidatura, come risolvere il limite della ripetibilità in attività manuali e realizzare un controllo qualità automatico
La lucidatura manuale è un processo comune in molte industrie, automobilistica, farmaceutica, degli orologi, dell’arredamento. E’ un’attività altamente dipendente dalle competenze e dall’esperienza dell’operatore. La tecnica, la pressione applicata e il tempo dedicato a ogni singolo oggetto possono variare da persona a persona, variabilità che rende il processo poco ripetibile e soggetto a risultati diversi, anche quando eseguito da operatori con esperienza. L’automazione consente, quindi, di eliminare la variabilità associata all’operatore umano, garantendo risultati coerenti e ripetibili. Macchine lucidatrici automatiche controllate da algoritmi e sensori per raggiungere una precisione elevata nella pressione, nel tempo e nell’area lucidata. «Il sistema cobot ha come beneficio primario quello di ridurre il numero di ore lavoro del processo, afferma Ossola. «In ambito automotive può essere impiegato per effettuare la pulizia superficiale della scocca partendo dalle fasi di sgrossatura fino alla finitura, adattandosi alla variabilità dei processi di produzione. Attualmente, la qualità del processo è lasciata alla sensibilità degli operatori, con l’impiego del cobot il processo diventa invece ripetibile e più efficiente».
Eliminazione rischi, flessibilità operativa e aumento della produttività nella saldatura
Come abbiamo visto l’automazione cobot consente di ottenere una qualità superiore, uniforme e ripetibile, in tutti quei processi che ancora oggi prevedono l’intervento di operatori. Si riduce, inoltre, il rischio di errori umani, riducendo così gli scarti e i costi associati. Un’automazione che porta anche un aumento della produttività, poiché le macchine possono lavorare in autonomia quando ben progettate senza affaticamento o pause. L’obiettivo primario nell’utilizzo del cobot nel processo di saldatura, per esempio, è l’eliminazione dei rischi che possono essere causati da inalazioni di fumi e gas, evitando l’esposizione a radiazioni e a campi elettromagnetici, movimenti ripetitivi e posture incongrue. In particolare, nella saldatura, risulta adatto in applicazioni con lotti medio/piccoli. «Per la progettazione viene eseguita una segmentazione del processo, individuando le operazioni più semplici e ripetitive che ha senso vengano svolte dal robot, mentre quelle che necessitano di maggiore destrezza rimangono di responsabilità del saldatore, dice Ossola. La separazione con le protezioni fisiche durante l’esecuzione del processo riducono al minimo i rischi. Risultato? L’operatore percepisce il cobot come uno strumento di automazione naturale e necessario per il suo lavoro quotidiano».
I vantaggi della robotica collaborativa nella pallettizzazione. Il caso Covim
Con l’avvento dei cobot la palletizzazione manuale ha intrapreso una svolta epocale. La tecnologia semplifica le operazioni di movimentazione dei materiali, dal prelievo all’etichettatura, evitando così che l’umano si occupi di operazioni ripetitive e di sollevamento di carichi che, anche se leggeri, qualora movimentati in modo continuo o scorretto, potrebbero causare ripercussioni sulla salute e sicurezza. «I robot collaborativi hanno un rapporto payload/peso molto basso rispetto ai robot tradizionali, dice Ossola. Grazie alla loro leggerezza è possibile inserirli anche in layout complessi a spazi ridotti, senza grandi stravolgimenti. Sollevare carichi pesanti e piegarsi per raccogliere o avvolgere prodotti non sono solo attività che sollecitano fisicamente gli operatori, ma sono operazioni che possono portare a errori umani generati da cali di attenzione. Questa combinazione di fattori rende i robot collaborativi un partner ideale per i processi di palletizzazione».
Il robot Doosan Robotics Serie-E è stato sviluppato pensando alle esigenze del settore alimentare
Un esempio è quello di Covim, specializzata nella produzione di cialde di caffè. Il cobot è stato inserito nella linea produttiva con l’obiettivo di ridurre al minimo i rischi muscolo scheletrici per gli operatori che realizzavano il processo manualmente ed erano sottoposti a continui carichi intensivi di lavoro che prevedeva posture incongrue. In questo caso il robot collaborativo è utilizzato nella pallettizzazione di fine linea. Grazie al software realizzato dal sytem integrator si riesce a gestire un cambio formato veloce con differenti tipologie di schemi di pallettizzazione. Non meno rilevante l’aspetto di sicurezza. In caso di avvicinamento di persone, i radar installati intorno al perimetro del cobot possono rallentare fino a interrompere il ciclo di produzione.
Asservimento macchina nella meccanica. Il caso Donati e quello dell’Officina Meccanica Giusmini
La soluzione Pick & Press realizzata per Donati, azienda che si occupa di costruzioni metalliche specializzata nella lavorazione della lamiera per il settore automobilistico, è stata sviluppata con l’obiettivo di eseguire i processi con maggiore sicurezza e riduzione dei costi. La soluzione comprende il cobot, un sistema di alimentazione dei pezzi (di qualsiasi tipologia e forma) e un sistema laser scanner. Una soluzione modulare, con specifici tool che possono essere inseriti assecondando la variabilità della produzione.
La soluzione Pick & Press realizzata da Homberger per Donati in azione
In sintesi, Pick & Press consente di inserire i pezzi all’interno della pressa controllandone il posizionamento: più qualità e meno errori. Altro esempio di asservimento macchina quello dell’Officina Meccanica Giusmini, dove viene eseguita sia produzione in serie di migliaia di pezzi sia produzione a lotti da 50 a 100 pezzi. Vantaggi? Facilità di programmazione e riduzione dei tempi di lavorazione, che dalle tradizionali 8 possono vengono ora estese a 12 ore. Risultato? 100 pezzi si fanno in 2 giorni invece che in una settimana.
