di Marco de’ Francesco ♦ Strategie della multinazionale giapponese, attiva anche nella robotica. La novità si chiama Duaro ed è un robot collaborativo. Distribuito e installato da Tiesse Robot, partecipata italiana della famosa industria del Sol Levante
Forse non è noto al grande pubblico, ma Kawasaki non è solo un sinonimo di moto, non è solo roba da MotoGP e SuperBike. Di mezzo, ci sono anche i robot. Anzi, proprio 50 anni fa veniva siglato l’accordo tecnologico con Unimation per sviluppare robot industriali; e un anno dopo, nel 1969, il conglomerato lanciò con successo il primo modello giapponese a propulsione idraulica, il “Kawasaki-Unimate 2000.” Ora, appunto, si celebra il mezzo secolo di impegno del gigante nipponico in questo campo. «Un periodo importante – ha affermato di recente il senior manager della divisione robot Tomonori Sanada – non solo per il Giappone, ma anche per il mondo; e oggi l’azienda presenta al mondo una nuova frontiera nelle applicazioni di robotica».
Come Duaro, il cobot a doppio braccio: assembla componenti elettronici e meccanici con precisione al decimo di millimetro, ed è dotato di una funzione di rilevamento collisione e di una funzione di sicurezza che rallenta il suo movimento quando vicino a una persona. E come i modelli industriali RS07N e RS07L: grazie alla funzione Kers (“kinetic energy recovery system”) recuperano quasi la metà dell’energia spesa. Di fatto, consumano più del 40% in meno. E grazie alla funzione overdrive, una volta scaricato il peso, vanno a velocità doppia, realizzando tempi di ciclo finora irraggiungibili.
Sono fra gli ultimi ritrovati di Kawasaki Heavy Industries, che in Italia ha una “filiale” dagli anni Novanta, fin da quando ha rilevato il 24,9% delle quote di Tiesse Robot, azienda bresciana operativa nell’automazione robotizzata. Con un parco installato di oltre 8mila robot e con un fatturato di 22 milioni di euro, l’azienda non si limita a distribuire, a costruttori e integratori, le tecnologie del colosso nipponico; realizza, infatti, impianti chiave in mano, soprattutto nel settore della saldatura ad arco. Ne abbiamo parlato con Flavio Marani, di Tiesse Robot.
Duaro con doppio braccio per attività collaborative
Secondo Tiesse Robot, Duaro si installa rapidamente, senza modificare la configurazione della linea, e in postazioni di lavoro dove sono presenti operatori. «È un robot ideato per operazioni di assemblaggio nel settore dell’elettronica e della meccanica – afferma Marani, sales manager a Tiesse Robot – ma è utile anche per i test e per le ispezioni. Quanto a precisione, è inferiore al decimo di millimetro, anche in lavori veloci e ripetitivi. È studiato per lavorare insieme agli operatori, con i quali collabora con un doppio braccio. Viene fornito completo con il proprio carrellino; dunque il robot si sposta, e la due braccia hanno la stessa portata di quelle umane, e possono muoversi in modo coordinato con i tecnici».
Secondo l’azienda, «il robot può avere una configurazione minima di 2 più 2 assi con applicati alle estremità degli end effector di tipo pneumatico, fino a un massimo di 4 più 4 assi per rendere il sistema più flessibile nella gestione delle aree di lavoro. Sono possibili operazioni di teaching facilitate tramite tablet o mediante operatore. Ha portata da 2 a 4 Kg e può essere collegato a sistemi di visione che gli permettono una maggiore flessibilità di utilizzo». Quanto alla sicurezza, continua Marani, «il robot è perfettamente conforme alla normativa ISO/TS 15066 (specifica tecnica dedicata ai requisiti di sicurezza delle modalità collaborative previste dalla Norma Tecnica UNI EN ISO 10218-2:2011 armonizzata alla Direttiva Macchine 2006/42/EC) che prevede, peraltro, che il robot possa esercitare pressioni non superiori a limiti ben definiti». Inoltre il robot è «dotato di una funzione di rilevamento collisione e di una funzione di sicurezza che rallenta il suo movimento quando vicino a una persona, il robot può essere gestito in modo affidabile in tandem con le operazioni dei lavoratori adiacenti alla macchina. Il nome del robot a braccio doppio, “duAro“, è una combinazione di due parole: “dual” e “robot”. Con questo nome si intende evidenziare il concetto di una macchina a doppio braccio in grado di fornire agli utenti un senso di affidabilità, sicurezza e accessibilità».
I due nuovi modelli della serie RS di Kawasaki: RS07N e RSo7L.
Grazie alla funzione Kers recuperano quasi la metà dell’energia spesa. Secondo Tiesse Robot, RS07N ha uno sbraccio di 730 mm, mentre il robot RS07L ha sbraccio di 930 mm con ripetibilità di più o meno 0,02 mm. «Entrambi sono muniti di polso con grado di protezione IP67 e saranno collegati al controllore Kawasaki F60, supercompatto e potente». Ma la cosa più importante è un’altra, secondo Marani. «Il controllore F60 ha una funzione Kers (acronimo di Kinetic Energy Recovery System, in italiano “sistema di recupero dell’energia cinetica”)». In pratica, è per definizione un dispositivo elettromeccanico atto a recuperare parte dell’energia cinetica di un mezzo durante la fase di frenata e a trasformarla in energia meccanica o elettrica, nuovamente spendibile per la trazione del mezzo o per l’alimentazione dei suoi dispositivi elettrici. «Nel caso specifico – continua Marani – quando il robot decelera, rigenera energia; e quindi il consumo effettivo è la differenza tra energia spesa e rigenerata. Consuma il 40% in meno». E poi c’è un’altra funzione interessante.
«RS07N è dotato di overdrive – chiarisce Marani -: quando il robot ha scaricato il peso (fino a 7kg), va a velocità doppia. Di conseguenza, ha tempi di ciclo che finora non erano raggiungibili». Peraltro, sempre secondo Marani, «questo robot può avere una scheda di sicurezza che dispone di sistemi di sicurezza particolari, come il laser scanner a doppio canale: consentono un uso del robot senza protezioni perimetrali. D’altra parte, ci sono per noi tre modelli di robotizzazione: quello standard, con protezioni, griglie e barriere; quello dei robot collaborativi, dove l’operatore può toccare il robot fisicamente; e infine una via di mezzo, che utilizza schede di sicurezza e sistemi di identificazione della posizione del personale, in modo tale che quando l’operatore si avvicina al robot senza protezioni la macchina rallenta; quando è molto vicino il robot si ferma; e poi riparte piano quando l’operatore si allontana, acquisendo sempre maggiore velocità».
Quella massima è pari a 12,1 metri al secondo. «Nonostante questa grande velocità – termina Marani – non c’è perdita di precisione. Il punto viene raggiunto a qualche decimo di millimetro. E precisione e velocità significano ritorno dell’investimento. D’altra parte, Kawasaki utilizza incoder Nikon, che è un partner di Kawasaki così come di Toyota». Peraltro, sia il cobot Duaro che il robot RS07N si potevano ammirare un mese fa a Sps Parma, la fiera dell’automazione industriale.
Le soluzioni chiavi in mano. Gli impianti completi soprattutto nel settore della saldatura ad arco
Tiesse Robot fa sapere che «dispone di un proprio settore di Ricerca e Sviluppo nel quale vengono messi a punto software, pacchetti di programmazione off-line e soluzioni tecniche innovative a supporto delle esigenze del cliente anche con lo scopo di semplificare al massimo le operazioni di programmazione» e che «il supporto tecnico-commerciale, che è il frutto di anni di esperienza nella realizzazione di impianti diversificati, offre la possibilità di eseguire analisi preventive, lay out, studi di fattibilità, processi di simulazione per ottenere una proiezione della futura isola robotizzata e dei cicli di lavoro che è destinata a compiere». Ma, soprattutto, Tiesse Robot realizza direttamente impianti completi.
«Per esempio – afferma Marani – abbiamo fabbricato uno di blindo-sbarre per un cliente brasiliano. Spezzoni di blindo sbarre sono tagliati e composti secondo le specifiche del cliente. Prodotti di questo genere sono molto richiesti in Brasile, perché da quelle parti si costruiscono molti grattacieli. Ma abbiamo anche realizzato impianti per la vetroresinatura degli scafi o per la saldatura dei container, che avviene col laser sul grecato, e cioè su una superficie irregolare». Sempre per Marani, «il fatto di essere impiantisti è un beneficio per gli integratori, dal momento che disponiamo di competenza applicativa che è a loro disposizione».
Di particolare rilievo sono, per l’azienda, gli impianti di saldatura ad arco. Anche qui «si è rivelato performante l’apporto dei robot Kawasaki per velocità delle macchine, precisione delle traiettorie, flessibilità dei pacchetti software e programmazione tramite sistemi off-line». Comunque, per l’azienda «tali impianti sono ottenuti con le varie tecnologie di saldatura e con l’utilizzo di sensori di inseguimento giunto, tradizionali o con telecamere e scanner laser». Quanto a saldature, ci sono robot che se ne occupano. Per esempio l’antropomorfo ZT200U, con 3,2 metri di sbraccio e 200 kg di portata.
Tiesse Robot
L’azienda ha sede a Visano, a pochi km da Brescia, su una superficie coperta di 6.700 metri quadrati. Fondata nel 1976 (nata Tecnomecc), fin dai primi anni Novanta, ha istaurato con Kawasaki una partnership fondamentale. Secondo l’azienda, «Tiesse Robot si presenta come un laboratorio di ricerca, dove si sperimentano tecnologie e si costruisce un patrimonio di conoscenza in costante crescita. L’obiettivo è offrire alle aziende – che si tratti di una grande impresa o di una piccola officina -, la risposta appropriata al loro specifico produttivo, assolvendo ogni step, dall’analisi progettuale e dallo studio di fattibilità alla fase esecutiva ed alla consulenza post-vendita, compresa la formazione del personale incaricato della gestione degli impianti».
Tiesse Robot peraltro controlla System Robot, che «progetta e costruisce linee di automazione per i processi di cablaggio delle plafoniere d’illuminazione e centri di lavoro a cinque assi per la lavorazione di materie plastiche e materiali compositi impiegati nei settori più svariati, dall’elettromeccanico all’aerospaziale, dal ferroviario al sanitario e all’elettrodomestico». Quanto all’espansione verso l’estero, «sono nate una serie di filiali atte a garantire sinergia distributiva e di supporto tecnico-commerciale: Tiesse Brazil in Brasile, Tiesse Praga nella Repubblica Ceka e Tiesse Robotic Deutschland in Germania». Secondo Tiesse Robot «l’azienda ha sfornato negli ultimi decenni migliaia di impianti “chiavi in mano” per i più svariati comparti produttivi, che vanno dalla saldatura e dall’asservimento di macchine utensili alla manipolazione di lamiera e alla fonderia, fino alla pallettizzazione e alle applicazioni non standardizzate».
Kawasaki
E’ un gigante che spazia dai trattori, ai treni, alle navi, agli aerei, all’edilizia e a tanto altro. E che fa ricerca e sviluppo in tutti questi campi cercando soluzioni innovative. Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (in Giapponese: Kawasaki Jūkōgyō Kabushiki-gaisha) è un conglomerato industriale giapponese produttore di una vasta gamma di prodotti. Fondata nel 1896 da Shozo Kawasaki, ha sede a Kobe, nella Kobe Crystal Tower, e a Tokyo; ed è quotata alla Borsa di Tokyo. Con un fatturato di 14,5 miliardi di dollari e profitti (net income) per 266,8 milioni di dollari, si occupa a livello globale di moto, trattori, treni, robot, aeromobili, edilizia e ingegneria navale. Ha più di 35mila dipendenti. Quanto a equipaggiamento industriale «Kawasaki sviluppa e costruisce una vasta gamma di impianti e attrezzature industriali, tra cui grandi cementifici, impianti chimici e non ferrosi, motori primari e macchinari compatti di precisione. Offre inoltre ingegneria impiantistica industriale dalla progettazione alla vendita. Kawasaki sviluppa anche sistemi di automazione. Robot industriali per processi come assemblaggio, movimentazione, saldatura, verniciatura e sigillatura, nonché sistemi di automazione per la distribuzione e la logistica come sistemi automatizzati di movimentazione merci e merci per impianti e aeroporti».
I 50 anni del il primo robot industriale
Come si è accennato all’inizio, quest’anno c’è una importante ricorrenza. Secondo Marani, «il primo robot industriale è stato prodotto dalla Kawasaki 50 anni fa». In effetti Tiesse Robot ricorda che «nel 1968 ha preso il via la produzione di robot idraulici con licenza Unimation; in seguito sono stati sviluppati in modo autonomo robot elettrici antropomorfi fino a toccare, nell’anno 2010, il traguardo delle 100mila unità di cui 12mila sul mercato europeo». Un gigante come Kawasaki, naturalmente, investe molto in ricerca e sviluppo.
Secondo Kawasaki, quanto al settore Marine per esempio, l’azienda sta sviluppando «un sistema di eliche sovrapposte fa uso dei vortici di sentina che si verificano intorno alle eliche delle navi, convertendoli in energia che aumenta l’efficienza propulsiva complessiva»; e sta realizzando delle analisi particolari relative al comportamento del liquido all’interno dei serbatoi, al fine di ottimizzare le strutture interne, visto che «quando il gas liquefatto all’interno di un serbatoio si schizza verso l’alto, verso il basso e lateralmente a causa del continuo movimento delle onde oceaniche, la parete interna del serbatoio e le strutture interne sono soggette a grandi forze fluide».
Nel comparto Rail, invece, l’azienda sta sviluppando «tecnologie per ottenere una migliore progettazione e disposizione del corpo vettura del treno ad alta velocità al fine di assorbire l’energia dell’impatto, riducendo così al minimo le lesioni ai passeggeri in caso di incidente», ma anche «tecnologie di analisi aerodinamica su larga scala per treni ad alta velocità. Per produrre treni ad alta velocità con un eccezionale comfort di marcia e vibrazioni minime, questa tecnologia consente di analizzare i disturbi del flusso d’aria sull’intera vettura, fornendo design che riducano al minimo il brivido aerodinamico del veicolo».
Nel settore Energy, poi, è oggetto di indagine «la tecnologia di fusione delle pale del rotore della super-lega ad alta resistenza a base di turbine. Per aumentare ulteriormente l’efficienza delle turbine a gas, è necessario aumentare la temperatura del gas bruciato. Questa tecnologia di colata fornisce alle pale del rotore della turbina una resistenza sufficiente durante il funzionamento all’interno di questo gas ad alta temperatura».
Quanto al comparto Ambiente, si sta approfondendo «la tecnologia correlata a macchine di rotazione ad alta velocità e dispositivi di controllo. L’analisi dei campi elettromagnetici viene utilizzata per lo sviluppo della progettazione ottimale di macchine per la rotazione ad alta velocità come i motori elettrici. Questa tecnologia è utilizzata anche nella Mag Turbo – aeratori progettati per la lavorazione delle acque reflue, che è il prodotto principale della azienda».
Per il Leisure, ci si occupa di «tecnologia che prevede e verifica il flusso d’aria intorno alla motocicletta e al pilota viaggiando ad alte velocità, offrendo le migliori prestazioni con comfort e sicurezza»; ma anche di «analisi delle vibrazioni, utilizzata per valutare le prestazioni dell’intero corpo del motociclo durante la fase di progettazione per garantire un maggiore comfort del pilota».
Infine, per quanto riguarda i componenti idraulici e la robotica, si studiano la «tecnologia fluidodinamica per oli idraulici. Regolando le cadute di pressione sulla piastra della valvola, dove il fluido di esercizio viene alternativamente spinto o spostato, migliora l’efficienza della pompa idraulica»; ma anche «un sistema robotico che utilizza il nostro sistema di visione 3D proprietario per raccogliere automaticamente le parti che sono state impilate in modo casuale»; e anche nuove mani robotiche con la «ricerca e lo sviluppo di vari tipi di mani robotizzate per soddisfare le esigenze delle attuali linee di produzione, incluso uso generale, elevata funzionalità, durata e dimensioni compatte».
