Quando al Sig. Toniolo Stefano, titolare della C.S.C. srl di Vicenza, dinamica azienda metalmeccanica che progetta e produce macchinari su specifica del cliente, è stato chiesto di concepire e realizzare in tempi rapidi un sistema robotizzato in grado di effettuare l’accoppiamento di pannelli semilavorati di notevoli dimensioni, è stato naturale per lui rivolgersi ad un quadrista competente ed esperto in applicazioni di motion control quale la ErremLogic srl di Cavino di S.Giorgio delle Pertiche (PD). Dal “brain storming” tra il Sig. Toniolo, il Sig. Frison Andrea, titolare dell’ErremLogic, e dei rispettivi collaboratori è scaturita l’idea di progettare un’isola circolare asservita da un robot pallettizzatore centrale dotato di 4 gradi di libertà; l’area è stata suddivisa in seguito in 5 settori circolari aventi le seguenti funzionalità:
1.      Zona di prelievo pannelli piani di tipo 1
2.      Zona di prelievo pannelli piani di tipo 2
3.      Zona di misura, squadratura e rifilo dimensionale
4.      Zona di deposito scarti
5.      Zona di incollaggio pannelli e di deposito del prodotto finito.

 
Nella scelta operata per decidere che sistema di controllo utilizzare sono state fatte le seguenti considerazioni:
a)     Il sistema doveva essere in grado di gestire almeno 6 assi servo controllati e di lavorare in multitasking perché la fase di incollaggio doveva avvenire mentre il robot eseguiva le altre fasi del ciclo di lavorazione.
b)     Era necessario disporre di unità di calcolo in floating point per consentire il preciso e ripetibile posizionamento angolare del robot caratterizzato da un notevole sbraccio.
c)      Si voleva dare all’operatore la possibilità di muovere tutti gli assi in jog e di interagire con i dispositivi di automazione presenti nell’impianto potendo ispezionare localmente tutte le zone pur mantenendo la piena sicurezza operativa
d)     Si dovevano poter gestire circa 200 I/O digitali, alcuni dei quali remotati su morsettiere intelligenti collegate in CANopen, ed interfacciarsi in seriale al sistema di visione Keyence CV-5001P.
La scelta della ErremLogic e dalla C.S.C. è ricaduta sul controllo Power T della Tex Computer srl, un’azienda facente parte del gruppo FOM Industrie di Cattolica (RN), leader mondiale nella produzione di macchine per la lavorazione dell’alluminio in barre. Tutti i controlli della serie Power sono dotati di un sistema operativo proprietario, funzionante in real time multitasking, in grado di gestire tramite un unico processore RISC a 32 bit le seguenti funzionalità:
·        Fino a 9 task ciclici PLC per la gestione di I/O, comunicazioni e posizionamento assi in modalità non interpolata
·        Fino a 4 task sequenziali di tipo CNC per governare i movimenti interpolati degli assi secondo traiettorie descritte indifferentemente in linguaggio proprietario, in G code (codice ISO per macchine utensili) o in un linguaggio definito in conformità alle esigenze dall’utente tramite delle potenti funzioni macro.
·        Una gradevole interfaccia HMI con grafica a colori, touch screen, visualizzazione allarmi, gestione ricette ed archivi su memorie removibili di tipo Compact Flash o USB; grazie all’interfaccia LVDS di cui è dotato il controllo è possibile remotare via cavo tutte le funzionalità HMI su un terminale mobile con schermo LCD TFT da 8,4” dotato di touch screen, chiave di accesso a funzioni protette, pulsante di Emergenza e pulsante di presenza operatore (noto in gergo come “uomo morto”).
·        L’interfacciamento verso il mondo PC in Ethernet tramite i protocolli TCP/IP, FTP o Modbus TCP mettendo a disposizione anche le funzioni OPC e WEB Server.
·        L’interfacciamento verso il campo mediante i fieldbus CANopen, EtherCAT o Mecatrolink II, tutti in grado di gestire anche assi interpolati.

Anche nella scelta degli altri componenti critici del sistema la ErremLogic si è affidata a fornitori competenti e qualificati quali la Yaskawa per la fornitura dei servo azionamenti brushless, la Keyence per il sistema di visione ed il tastatore laser installato nel dispositivo di presa dei pannelli, la Omron per gli inverter e la Wago per i moduli di I/O remotati in CANopen. Il dispositivo più complesso del sistema è indubbiamente il robot costituito da una piattaforma girevole sui 360° (asse C), una coppia di assi cartesiani (assi Z e Y) ed un complesso dispositivo di presa dei pannelli anch’esso girevole sui 360° (asse R). Nella zona 3 è presente un banco di appoggio ed una taglierina. In un angolo del piano di appoggio è stata ricavata una finestra in materiale trasparente sotto la quale è collocata la telecamera del sistema di visione.
Nella zona 5 è collocato il dispositivo di deposito della colla costituito da un braccio portante una serie di ugelli mosso da una coppia di assi cartesiani azionata da motori asincroni alimentati tramite inverter. Di seguito descriviamo in breve il ciclo di funzionamento automatico dell’isola:
1.      I pannelli semilavorati da accoppiare, che possono avere dimensioni fino a 3000 x 1500 mm, avere un peso di fino a 50 Kg. e presentare un tipo di finitura superficiale liscia o porosa, sono accatastati sui pallets in zona 1 e zona 2 senza necessariamente essere perfettamente orientati ed allineati.
2.      Il robot procede alternativamente al prelievo di un pannello da una delle due zone aggrappandolo con il vuoto o, nel caso di materiale poroso, tramite un set di aghi incrociati; durante questa fase tramite il tastatore laser viene effettuata la misura dell’altezza della pila presente in ogni pallet e grazie allo stesso tastatore viene effettuato anche il controllo della presenza del pannello nel dispositivo di presa del robot durante gli spostamenti dello stesso.
3.      Il robot trasporta il pannello nella zona 3 esponendo un angolo dello stesso ad una prima sessione di misurazione dimensionale effettuata tramite il sistema di visione; al termine di questa operazione si determina il fattore angolare con cui correggere l’orientamento dell’asse R per poter presentare il pannello in carico in modo parallelo alla linea di taglio della taglierina.
4.      Dopo aver corretto l’angolo R il pannello viene nuovamente esposto alla misurazione della telecamera per accertarne le dimensioni rispetto alla mezzeria del dispositivo di presa.
5.      L’asse R viene fatto ruotare di 180° per esporre il pannello alla terza sessione di misurazione che ne determina le dimensioni effettive.
6.      In base alla ricetta in uso e alle tolleranze dimensionali in essa prescritte si procederà quindi ad effettuare una delle seguenti operazioni:
a.   Depositare il pannello in zona 4 sul pallet di deposito degli scarti
b.   Rifilare il pannello deponendolo nella giusta posizione sotto la taglierina per poi depositarlo dopo il rifilo nel pallet della zona 5 
c.    Depositare direttamente il pannello nel pallet della zona 5
7.      Quando un pannello semilavorato viene depositato nel pallet della zona 5, se lo stesso costituisce il primo strato di un nuovo pannello finito subirà il processo di deposizione sulla sua superficie di uno strato di colla che verrà erogato durante un unico movimento di transito sopra il pannello del braccio porta ugelli. L’altezza di tale braccio verrà regolata automaticamente in base alla ricetta in uso e allo spessore cumulativo raggiunto dai pannelli accatastati sul pallet; prima di iniziare l’erogazione della colla, che avverrà alternando di volta in volta la direzione di transito degli erogatori sul pannello, verrà verificata anche la presenza dello stesso effettuata tramite il monitoraggio di una fotocellula.
Al termine della fase di messa a punto e collaudo dell’impianto il sig. Toniolo della C.S.C. ha espresso la sua soddisfazione per avere centrato tutti gli obiettivi prefissati che hanno permesso di ottenere i seguenti vantaggi competitivi rispetto all’usuale tecnica di accoppiamento in continuo:
A.     Dare la possibilità di accoppiare tra loro pannelli di dimensioni notevoli oltre che di spessore elevato
B.     Ottenere la possibilità di squadrare e rifilare a misura il pannello finito senza riprenderne la lavorazione
C.    Offrire l’opportunità di accoppiare tra loro pannelli che possono essere costituiti anche da materiali notevolmente diversi tra loro sia come densità che come grado di finitura superficiale.