[Corpo di studio] L'evoluzione della lavorazione robotizzata.
Automatizzare il taglio e la rettifica di getti di grandi dimensioni.
～Cambiare il futuro del lavoro pesante con robot, sonda di contatto e controllo attivo della forza di conformità～
Tavola
Intervistato: Aichi Sangyo Co., Ltd.
L'intervista è stata condotta in collaborazione con Aichi Sangyo Co., Ltd. di Shinagawa, Tokyo. (Titoli onorifici omessi di seguito.)
Oltre alla sua attività principale di importazione e vendita di beni strumentali, l'azienda eccelle anche nel proporre soluzioni attraverso lo sviluppo e l'assistenza tecnica.
L'azienda opera in diversi settori, ma in questo articolo ci concentreremo sulla sede centrale di ingegneria (ufficio di Sagamihara), che si occupa dell'integrazione di sistemi robotici. Come società commerciale, importa saldatrici, macchine utensili e stampanti 3D per metalli, ma il suo punto di forza principale risiede nella proposta di soluzioni di automazione che combinano prodotti all'avanguardia con la robotica.
Un esempio che incarna l'approccio dell'azienda è la sua proposta che utilizza il "Dispositivo di controllo della forza di conformità attiva" prodotto dall'azienda americana PushCorp. I metalli possono essere lavorati montando il dispositivo PushCorp su un robot industriale e collegandovi abrasivi, utensili da taglio, frese, ecc.
Il dispositivo PushCorp è costituito da un meccanismo scorrevole in grado di regolare e mantenere una pressione costante in qualsiasi posizione e da un mandrino servoassistito dotato di serie di un attacco BT.
Il meccanismo di scorrimento incorpora sensori di forza, accelerazione e posizione. Quando la punta dell'utensile del mandrino tocca la superficie del pezzo, trasmette i dati provenienti da questi sensori per compensare le variazioni di carico dovute all'orientamento, mantenendo così una pressione costante.
Di conseguenza, anche in presenza di variazioni nella precisione della traiettoria del robot o nelle dimensioni esterne tra i pezzi, il dispositivo PushCorp è in grado di effettuare regolazioni in modo flessibile e completare la lavorazione . Il dispositivo si distingue inoltre per le sue dimensioni compatte, nonostante l'elevata rigidità.
Tuttavia, per sfruttare appieno il dispositivo PushCorp, sono necessari l'addestramento del robot e le apparecchiature periferiche . Aichi Sangyo dispone di un reparto di produzione di sistemi presso la sede centrale di ingegneria che opera come integratore di sistemi, vantando una comprovata esperienza nella fornitura di sistemi integrati.
Kotaro Takemoto, uno dei responsabili del gruppo di progettazione meccanica nella sezione di progettazione del dipartimento, afferma:
“Ci siamo adattati con flessibilità alle richieste dei clienti e alle specifiche esigenze di lavorazione dei pezzi. Recentemente, si registra un crescente interesse per i nostri progetti di automazione volti alla lavorazione di pezzi di grandi dimensioni e all'esecuzione di operazioni pericolose.”
Sfida: Taglio e molatura di grandi getti
Di recente, l'azienda è stata consultata in merito all'automazione dei processi di taglio e rettifica per getti di grandi dimensioni.
Ogni fusione è unica. Poiché la forma e il posizionamento di ogni pezzo variano, l'allineamento si basava sull'occhio esperto e sull'intuito di operai specializzati.
Questo lavoro ha imposto oneri significativi ai lavoratori, tra cui:
- Rischio elevato , poiché gli operatori maneggiano direttamente i macchinari da taglio.
- Errori umani che causano una qualità incoerente
- Gestione dispendiosa in termini di tempo di pezzi di grandi dimensioni e pesanti per la lavorazione
- Tempo prolungato per il cambio degli utensili e la formazione
- Impossibilità di realizzare una produzione ad alto mix e basso volume
Con il calo del numero di lavoratori qualificati , mantenere gli approcci convenzionali non è più sostenibile.
Risolve la sfida con un innovativo sistema di lavorazione robotizzata che utilizza una sonda di contatto e un controllo attivo della forza di conformità.
La soluzione introdotta per affrontare questa sfida è un sistema di lavorazione robotizzato che combina il dispositivo di controllo della forza di conformità attiva di PushCorp con la sonda di contatto 3D wireless "RC-K3X" di Metrol.
1. Montare la sonda tattile collegata al connettore BT sul dispositivo PushCorp
I pezzi da tagliare sono pesanti e vengono trasportati in fabbrica tramite gru a ponte, il che rende difficile un posizionamento di alta precisione. Anche la creazione di dime dedicate per il posizionamento risulta impraticabile, poiché le forme dei prodotti, caratterizzati da un'ampia varietà e bassi volumi di produzione, variano in base alle specifiche, ecc.
Pertanto, abbiamo adottato il seguente metodo: posizionare il pezzo sul banco di lavoro prima della lavorazione, fissare la sonda di contatto RC-K3X al dispositivo PushCorp all'estremità del braccio robotico per misurare il pezzo, determinarne la posizione fissa e correggere di conseguenza il programma di lavorazione.
2. Impostazione Origine toccando il pezzo in 4 punti con la sonda di contatto
Dopo aver fissato la sonda di contatto, il pezzo viene toccato in 4 punti e l'impostazione dell'origine viene eseguita in base ai dati di misurazione. La traiettoria di taglio viene corretta automaticamente per adattarsi in modo flessibile alle variazioni e ai disallineamenti del pezzo.
3. Cambiare l'utensile dalla sonda di contatto alla sega a punta per tagliare il canale di colata.
Dopodiché, la sonda di contatto viene sostituita con una sega a punta per tagliare parte dell'involucro di ferro che alloggia la girante della pompa del GNL.
L'involucro è realizzato unendo due fusioni semicircolari di circa 1 metro di larghezza, profondità e altezza. Il materiale in eccesso, come i residui di colata derivanti dal processo di fusione, viene rimosso da questo sistema robotizzato.
4. Sostituire la sega a punta con una mola angolata per levigare l'area di taglio.
Si lascia un margine di circa 10 mm per evitare di danneggiare le parti del pezzo da lavorare. Infine, la punta della sega viene sostituita con una mola abrasiva angolata per levigare e rifinire l'area di taglio.
Il sistema di controllo attivo della forza di conformità di PushCorp consente di esercitare una pressione costante su diversi utensili, adattandosi alle forme dei pezzi e alle irregolarità superficiali per ottenere operazioni di taglio e rettifica sicure e stabili .
Il tradizionale processo di "spostamento, misurazione, taglio e levigatura manuali" si è trasformato in un processo di posizionamento tramite sonda di contatto e taglio e levigatura automatici eseguiti da un robot.
[Video di riferimento] Innovazione nella lavorazione robotizzata resa possibile da una sonda di contatto e da un dispositivo di controllo attivo della forza di conformità.
Perché è stata scelta la sonda tattile RC-K3X di METRL?
Compatibilità Gambo BT
Il mandrino servoassistito di PushCorp utilizza un attacco "BT", un portautensili standard, per il fissaggio di vari utensili. Ad esempio, questo sistema utilizza un cono albero BT40. Al contrario, anche l'RC-K3X è compatibile con l'attacco BT, e il fatto di poterlo acquistare e utilizzare così com'è è stato un fattore decisivo.
Design senza fili per una facile integrazione
Un altro fattore chiave è che è senza fili. I robot hanno un elevato grado di libertà di movimento, il che rende difficile il passaggio dei cavi con quelli cablati.
Anche in luoghi soggetti a interferenze Wi-Fi/Bluetooth o circondati da ostacoli che possono compromettere la precisione, l'RC-K3X raggiunge una ripetibilità stabile di 1 μm (2σ) grazie a prestazioni wireless altamente affidabili basate su un metodo di comunicazione proprietario .
Misurazione Contatto non influenzata dalla rugosità superficiale o dalla lucentezza metallica.
Anche il metodo di misurazione a contatto si è rivelato un fattore decisivo. Sono stati presi in considerazione anche dispositivi di misurazione laser, ma si è optato per un dispositivo a contatto per evitare potenziali interferenze da fattori esterni come la rugosità superficiale e la lucentezza metallica dei pezzi fusi, nonché la luminosità all'interno dello stabilimento.
Il dispositivo di contatto si è rivelato utile anche per la messa a punto del programma operativo durante lo spostamento del robot. Poiché viene visualizzato dall'esterno della recinzione di sicurezza, la messa a punto viene effettuata azionando il pannello di controllo a distanza.
Anche in tali circostanze, il modello a contatto RC-K3X consente di verificare facilmente a occhio nudo il contatto fisico con il pezzo in lavorazione.
Prezzo accessibile e affidabilità tipica della produzione giapponese.
Anche il prezzo accessibile e l'affidabile sistema di assistenza, caratteristiche uniche della produzione giapponese, sono stati fattori determinanti nella scelta.
“Durante una fiera, i dipendenti di METROL ci hanno presentato una proposta e i risultati della nostra valutazione sono stati ottimi. Il prezzo era accessibile e, trattandosi di un produttore nazionale, ci siamo sentiti sicuri del loro sistema di assistenza, quindi abbiamo deciso senza esitazione”, ha affermato il leader Takemoto, condividendo queste parole incoraggianti.
Molti utenti riscontrano malfunzionamenti delle sonde tattili a causa di urti . Ciò rende l'accessibilità economica un fattore cruciale per un funzionamento sostenibile.
Quali sono i risultati attesi dopo l'implementazione?
Si prevede che l'implementazione di questo sistema di lavorazione robotizzata, reso possibile da una sonda di contatto e da un dispositivo di controllo attivo della forza di conformità, produca i seguenti risultati:
Il risultato più auspicabile è un significativo miglioramento della sicurezza!
Oltre alla sicurezza, si possono prevedere diversi miglioramenti in termini di produttività.
- Configurazione: La misurazione affidabile basata su sensori elimina l'errore umano e riduce i tempi di configurazione.
- Precisione di lavorazione: elimina le variazioni umane per ottenere una precisione di lavorazione stabile.
- Flessibilità: l'impostazione automatizzata dell'origine del pezzo, il cambio utensile e la lavorazione consentono un adattamento flessibile alla produzione ad alto volume e con elevata varietà di prodotti.
- Trasferimento di competenze: risolve il problema della dipendenza dai veterani per il trasferimento di competenze.
[Prospettive future] Finitura del cordone di saldatura e rettifica di precisione di componenti di grandi dimensioni
La combinazione di RC-K3X e PushCorp offre un potenziale ancora maggiore per le applicazioni future.
Per esempio,
- Finitura del cordone di saldatura: misurare le sporgenze con l'RC-K3X e lavorarle alla pressione di rettifica ottimale.
- Componenti aeronautici e aerospaziali: Gestire componenti di dimensioni eccezionali non adatti alla lavorazione meccanica.
- Applicazioni comprovate nella levigatura fine e nella rimozione di incrostazioni da diversi materiali
D. Ci parli della sua visione per lo sviluppo futuro.
Aichi Sangyo Co., Ltd. Leader Takemoto
“Nella nostra applicazione attuale, non abbiamo ancora sfruttato appieno la ripetibilità di 1 μm (2σ) del RC-K3X. Vogliamo realizzare un sistema che sfrutti appieno questa capacità.”
"Uno dei concetti che stiamo esplorando è la finitura post-saldatura ." Quando si salda con un materiale d'apporto per unire i pezzi, si forma una sporgenza a forma di tortino di pesce nota come " cordone di saldatura ". Il dispositivo PushCorp viene utilizzato per levigarla e ottenere una finitura a specchio.
Tuttavia, per motivi di sicurezza, abbiamo regolato la forza di pressione in modo da non danneggiare altro che la sporgenza.
Riteniamo che misurando l'altezza e la larghezza del cordone con l'RC-K3X prima della rettifica, sia possibile ottimizzare la forza di pressione, migliorando così l'efficienza produttiva e la precisione di lavorazione. Grazie a questo sviluppo di sistema, intravediamo un notevole potenziale per la combinazione di PushCorp e della sonda di contatto RC-K3X in diverse altre applicazioni, in particolare nei sistemi robotizzati di taglio, lavorazione e rettifica, dove la precisione ha rappresentato un ostacolo all'automazione. Non esitate a contattarci per progetti di questo tipo.
Integratore di sistemi con una profonda esperienza nel settore, offre un supporto completo per l'automazione.
Questo sistema è stato realizzato da Aichi Sangyo , una società di importazione e commercio con capacità ingegneristiche interne.
Sfruttando la sua vasta esperienza nel controllo dei robot tramite il dispositivo di controllo della forza di conformità attiva di PushCorp, l'azienda fornisce un supporto completo per:
- Sistemi robotici per la costruzione
- Creazione e personalizzazione dei programmi
- Formazione operativa e assistenza all'avvio per il personale in loco.
L'azienda gode di un'ottima reputazione per "la capacità di fornire la soluzione ottimale, su misura per il sito, una volta affidato l'incarico".
Collaborazione per l'intervista: Aichi Sangyo Co., Ltd.
Prodotto presentato da Aichi Sangyo Co., Ltd.: Dispositivo di controllo della forza di conformità attiva di PushCorp
I prodotti presentati in questo caso di studio
Sonda tattile wireless ad alta precisione
![[ Serie RC-K3X]](https://metrol-sensor.com/wp-content/uploads/2025/10/RC-K3X_bg-6-800x530-1-800x530.png)
La serie RC-K3X è composta da sensori a sonda tattile 3D wireless di fabbricazione giapponese, installati all'interno di macchine utensili a controllo numerico (CNC), come i centri di lavoro, per misurare le dimensioni dei pezzi lavorati.
Tramite comunicazione wireless, il ricevitore trasmette i segnali di misurazione della sonda alla macchina.
