Tecnologia del movimento lineare
Robot e servopressa: Pressatura del frit in un lampo
Per l’assemblaggio automatizzato dei frit per l’industria chimica, il costruttore svizzero di macchine speciali Cerasus GmbH ha implementato una cella robotizzata flessibile. La servopressa Bosch Rexroth incorporata nella cella migliora la produttività, ottimizza la qualità del processo e offre maggiore flessibilità durante l'assemblaggio del frit.
Nel settore della costruzione di macchine speciali, non esistono soluzioni standard pronte all'uso. Tuttavia, i pacchetti di soluzioni standardizzate sono di grande supporto per ottimizzare i tempi di progettazione e realizzazione. Cerasus, con sede a Schweizer Steinen, facilita le operazioni di assemblaggio complesse utilizzando un sottosistema meccatronico di Bosch Rexroth progettato per applicazioni di pressatura e giunzione. È fornito già pronto per l'installazione e può integrare funzioni di misurazione grazie al sensore di forza incorporato.
L'intero sistema meccatronico di Bosch Rexroth viene impiegato in una cella per l'assemblaggio di frit, sviluppato su incarico di Cerasus. Si tratta di piccoli elementi di strozzatura cilindrici in metallo che vengono pressati in una boccola per realizzare limitatori di flusso destinati alla tecnologia medica e chimica.
Cella robotica flessibile con robot a sei assi e Smart Function Kit Pressing
La cella di assemblaggio CERAFLEX è composta da un robot a sei assi di Fruitcore Robotics e dal Smart Function Kit Pressing, una servopressa Bosch Rexroth pronta per l’installazione, che consente di realizzare rapidamente e agevolmente vari processi di giunzione e di integrare funzioni di misurazione. La caratteristica speciale della soluzione Rexroth: Il sottosistema meccatronico è costituito da componenti individuali preconfigurati e perfettamente integrati, forniti con software operativo già installato.
Inoltre, gli utenti possono decidere di configurare online lo Smart Function Kit per applicazioni di pressatura e giunzione tramite eTools intelligenti, procedere con la progettazione e l’ordine oppure, come nel caso di Cerasus, svilupparlo per applicazioni specifiche in collaborazione con Bosch Rexroth. Entrambe le opzioni riducono i tempi di progettazione. I dati CAD e la documentazione possono quindi essere scaricati tramite il configuratore online.“Per le nostre soluzioni personalizzate, apprezziamo il supporto tecnico dedicato e competente di Bosch Rexroth”, afferma Gabriel Bösch, Amministratore Delegato di Cerasus.“Questo non è scontato nel settore e rappresenta un vero valore aggiunto”.
Lavoro di precisione: La servopressa basata sullo Smart Function Kit di Bosch Rexroth (a sinistra) pressa elementi di strozzatura di dimensioni millimetriche, chiamati frit, in manicotti metallici. (Immagine: Cerasus GmbH)
Servo pressa pronta in pochissimo tempo
Grazie allo Smart Function Kit Pressing, gli integratori di sistema e gli utenti finali possono installare rapidamente servoppresse per numerose applicazioni di assemblaggio standard, con forze nominali fino a 70 kN (e forze massime fino a 72 kN). La soluzione completa modulare, pronta per essere installata, combina componenti meccanici ed elettrici perfettamente coordinati di Bosch Rexroth in un sottosistema dotato di software operativo preinstallato. La messa in servizio assistita e la semplice configurazione grafica del processo si completano in pochi minuti. Il sensore di forza incorporato consente inoltre di effettuare misurazioni per garantire la qualità. I dati di processo possono essere facilmente visualizzati tramite l'HMI e trasmessi attraverso interfacce aperte.
La compatta cella di assemblaggio CERAFLEX, dotata di una servopressa modulare Bosch Rexroth, opera autonomamente per un massimo di 10 ore. (Fonte immagine: Cerasus GmbH)
Smart Function Kit: Risparmio di tempo e flessibilità
Con l’implementazione della cella di assemblaggio CERAFLEX, Cerasus ha automatizzato il processo di montaggio dei frit, che in precedenza veniva eseguito manualmente e risultava ripetitivo per i clienti. Questo permette di aumentare la produzione, riducendo i tempi necessari. Oltre all'inserimento, alla pressatura e alla misurazione, la categorizzazione degli elementi di strozzatura prodotti è ora completamente automatica. Una volta misurata la resistenza al flusso, un robot assiale sistema i prodotti in vari contenitori, separando i pezzi scartati da quelli conformi e conservando temporaneamente gli elementi di strozzatura con specifici valori misurati destinati ad altri utilizzi.
Processi precisi e riproducibili con la servopressa modulare
Rispetto all’assemblaggio manuale dei frit, la servopressa modulare di Bosch Rexroth assicura una precisione e una stabilità del processo molto più elevate.“Il processo di pressatura necessita quindi di valori precisi di forza-spostamento”, spiega Bösch. Con la funzione integrata di monitoraggio della qualità tramite misurazione della forza-spostamento, Cerasus è in grado di analizzare il processo e perfezionarlo costantemente. Tolleranze troppo ampie possono essere individuate già dalla forza iniziale richiesta. In questo modo, i componenti difettosi vengono identificati tempestivamente, prevenendo danni agli strumenti.
Produzione annuale in tre mesi grazie all'automazione
La cella CERAFLEX può funzionare in modo autonomo fino a dieci ore e, in un sistema a due turni, garantirebbe un funzionamento continuo 24 ore su 24. Grazie a un ciclo di circa un minuto, il robot e la servopressa riescono a completare in poco tempo la quantità di produzione che prima richiedeva un anno. Grazie a questo risparmio di tempo, il produttore ha assegnato un secondo compito alla cella CERAFLEX. In questi casi, Cerasus utilizza un altro Smart Function Kit con una forza nominale di 12 kN e un cilindro elettromeccanico di dimensioni maggiori. Il resto dell'attrezzatura rimane invariato, consentendo così la riconversione della cella in mezza giornata. La seconda applicazione della pressa è dotata di un sistema integrato di controllo della lunghezza. La distanza necessaria viene rilevata attraverso la registrazione forza-spostamento, inclusa l'altezza di pressatura.
In uso: minuscoli elementi di strozzatura, detti "frit", vengono pressati in boccole metalliche tramite una servopressa basata sullo Smart Function Kit di Bosch Rexroth (a sinistra). (Immagine: Cerasus GmbH)
Elevata flessibilità grazie alla piattaforma di controllo open-source ctrlX CORE
La cella robotizzata deve il suo elevato grado di automazione e produttività, da un lato, al software di controllo sviluppato da Cerasus e, dall'altro, alla combinazione di una servopressa flessibile e della piattaforma di controllo open-source ctrlX CORE di Bosch Rexroth.“Lo Smart Function Kit Pressing non si distingue solo per l'elevata efficienza dei costi, ma anche per la facilità e rapidità con cui è possibile regolare il processo di pressatura” spiega Bosch.“La piattaforma di controllo ctrlX CORE ci ha colpito per il tempo di consegna particolarmente breve e per la sua ampia varietà di interfacce aperte e opzioni di espansione flessibili tramite app, offrendo così una base solida e sostenibile per diversi progetti”.
Pressatura, formatura e test efficienti: Lo Smart Function Kit Pressing è una soluzione meccatronica completa per forze nominali fino a 70 kN (forza massima fino a 72 kN). Il software operativo preinstallato permette una messa in servizio, configurazione e monitoraggio del processo rapidi e semplici. (Fonte immagine: Bosch Rexroth AG)
Configurazione facile delle interfacce web HMI
Cerasus ha sviluppato un software modulare per la cella robotizzata, che include un'interfaccia HMI.“La soluzione integrata è stata ben accolta dal nostro cliente, in quanto ottimizza lo spazio, eliminando la necessità di una macchina separata, e rende la produzione più versatile”, dichiara Bösch. In entrambi i casi, l'intero sistema viene gestito tramite la piattaforma di controllo ctrlX CORE e i moduli I/O ctrlX corrispondenti. Il software CERAFLEX, sviluppato in CODESYS, si occupa della gestione dell'interazione tra i vari componenti. L'HMI WebIQ include anche il software di gestione indipendente dalla piattaforma dello Smart Function Kit nella panoramica della macchina. Con WebIQ, è possibile creare interfacce HMI web per ctrlX AUTOMATION anche senza competenze avanzate di programmazione, ideale per il controllo di processi semplici con pochi display. L'app WebIQ del partner ctrlX World Smart HMI opera direttamente su ctrlX CORE. La rete di partner ctrlX World arricchisce il kit di automazione ctrlX AUTOMATION con hardware e nuove app, garantendo così una flessibilità massima.
Base per future celle di assemblaggio
Cerasus adotta il collaudato concetto CERAFLEX con un processo di pressatura standardizzato e regolabile in forza come base flessibile per lo sviluppo efficiente di altre soluzioni “chiavi in mano”.“Il nostro Solution Kit per Pressatura e Misurazione include tutto il necessario per l'assemblaggio con monitoraggio della distanza e della forza di pressatura”, afferma Bösch.“Passaggi aggiuntivi del processo, come la marcatura, l'uscita o il collaudo dei componenti, possono essere facilmente integrati. Il software operativo è molto intuitivo e consente una messa in funzione semplice e rapida. Inoltre, la piattaforma di automazione ctrlX AUTOMATION ci garantisce un alto grado di integrazione e di sostenibilità a lungo termine”.
Ripensando al progetto, Bösch esprime grande soddisfazione per lo Smart Function Kit e la piattaforma di controllo ctrlX CORE di Bosch Rexroth:“Le soluzioni hardware e software rispettano pienamente le prestazioni promesse. Il supporto locale in Svizzera e l'assistenza alla programmazione dalla Germania sono stati eccellenti, con tutte le consegne effettuate nei tempi previsti. Grazie allo Smart Function Kit e a ctrlX AUTOMATION, siamo in grado di creare soluzioni particolarmente convenienti, affidabili e flessibili per i nostri clienti”.
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Autore: Markus Geiger
Ruolo: Responsabile dello sviluppo canali per l'automazione industriale in Svizzera