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End-of-Arm-Tooling: indispensabile per la robotica

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End-of-Arm-Tooling (EOAT): indispensabile per la robotica

Sommario

  1. Introduzione
  2. Vantaggi dei robot con utensili di fine braccio
  3. Diversi tipi di strumenti di fine braccio
  4. Sfide quando si lavora con le soluzioni EOAT
  5. Conclusione

1. Introduzione

Definizione degli utensili di fine braccio

Nella robotica, gli strumenti di fine braccio si riferiscono alle apparecchiature collegate al braccio del robot che eseguono un lavoro fisico o interagiscono con l'ambiente. Esempi tipici di tali strumenti sono i sistemi di presa, gli utensili a vuoto, gli utensili di saldatura o apparecchiature di processo simili. 

La robotica moderna raggruppa strumenti come questo sotto il termine generico di "End-of-Arm-Tooling" (EOAT). Gli utensili di fine braccio sono fondamentali nell'industria manifatturiera poiché contribuiscono notevolmente all'automazione dei processi di produzione. EOAT consente di sfruttare tutto il potenziale della robotica all'avanguardia.  

L'importanza dell'EOAT nell'industria

La robotica è in continua evoluzione negli ultimi anni. Lo stereotipo dell'ingombrante robot industriale che "fa il lavoro pesante" (di pezzi pesanti, per esempio) non riflette più la realtà. Al loro posto sono entrati sistemi robotici moderni e di alta precisione, che possono essere integrati senza soluzione di continuità nei processi di produzione automatizzati. 

Gli utensili di fine braccio hanno svolto un ruolo chiave in questa evoluzione: all'interfaccia tra il robot e l'oggetto da manipolare si trovano gli strumenti che conferiscono al robot l'intera gamma di capacità. Solo così è possibile sfruttare tutto il potenziale dell'automazione dei processi. 

Ciò elimina la necessità per gli esseri umani di svolgere attività ad alta intensità di lavoro e dispendiose in termini di tempo, con conseguente aumento della velocità, dell'efficienza e della precisione nell'intero processo di produzione. Utilizzando gli strumenti di fine braccio, le aziende non solo ottengono notevoli risparmi sui costi, ma l'uso dei robot riduce anche il rischio di difetti di fabbricazione e incidenti sul lavoro. 

2. Vantaggi dei robot con strumenti di fine braccio

Nel settore manifatturiero e dell'automazione, l'utilizzo di utensili di fine braccio porta vantaggi di vasta portata. Alcuni di questi vantaggi includono:

Maggiore produttività

I robot sono stati originariamente progettati principalmente per compiti pesanti e pericolosi, ma in un contesto di Industria 4.0, il loro principale vantaggio risiede negli enormi guadagni di produttività derivanti dai processi di produzione automatizzati. I dispositivi di processo EOAT svolgono un altro ruolo chiave in questo caso, poiché è necessario l'inserto utensile appropriato per interagire fisicamente con l'oggetto. Gli utensili di fine braccio funzionano con precisione, con la massima efficienza e zero errori, con conseguente produttività molto più elevata con tempi di ciclo inferiori. 

Standard di qualità

Le soluzioni EOAT garantiscono una qualità superiore, soprattutto in caso di fasi di lavoro ripetitive come la presa, il posizionamento, l'avvitamento di viti, la foratura o la saldatura. I moderni robot industriali sono in grado di lavorare con alta precisione e zero errori. Il risultato: un numero significativamente inferiore di scarti, il che è anche un vantaggio per l'efficienza dei materiali e l'impatto ambientale dell'azienda. Inoltre, la robotica alleggerisce anche la divisione di garanzia della qualità.

Costi inferiori

Da un punto di vista strategico di alto livello, investire in moderni utensili di fine braccio si ripaga più volte, grazie a notevoli risparmi sui costi nel processo di produzione. A differenza del lavoro manuale, i robot non sono solo più sicuri e precisi nel loro lavoro, ma sono anche molto più veloci. La robotica consente di riequilibrare le risorse del personale verso compiti più complessi o di ridurre completamente i costi del personale.

3. Diversi tipi di strumenti di fine braccio

Gli utensili di fine braccio sono noti anche come dispositivi di estremità del robot. Comprendono un'ampia gamma di dispositivi di processo. Oltre agli utensili per la manipolazione dei pezzi, come pinze o teste a vuoto, esistono anche utensili che eseguono fasi di produzione completamente automatizzate come foratura, avvitamento o saldatura. Gli utensili di fine braccio includono anche sensori come sensori di collisione o sensori di coppia. 

Di seguito, presentiamo alcuni dei più importanti utensili di fine braccio nel settore della movimentazione dei materiali.

Pinze

Le pinze sono un classico strumento di fine braccio. Sono utilizzati in numerosi processi di produzione automatizzati. La tecnologia delle pinze consente di prelevare, trasportare, posizionare e assemblare con precisione i componenti nei processi di produzione. I componenti piccoli o anche molto grandi possono essere prelevati e riposizionati in modo sicuro e protetto. Le pinze dei robot possono essere personalizzate in base alle caratteristiche del componente in questione. Ad esempio, le pinze angolari possono raccogliere in modo sicuro parti più spesse nella parte anteriore che in quella posteriore; e le pinze ad aghi sono particolarmente adatte per materiali che non possono essere prelevati o afferrati con il vuoto. 

Le pinze parallele sono sistemi di presa con due o più ganasce parallele che afferrano l'oggetto. Le pinze parallele sono popolari principalmente per la loro costruzione semplice e l'applicazione versatile. Questo sistema di presa è un shoe-in per applicazioni EOAT che richiedono un'elevata forza di presa.

Le pinze angolari sono in grado di afferrare i componenti con un angolo definito. Le ganasce di questo tipo di sistema di presa non sono parallele, ma sono angolate. In questo modo è possibile afferrare componenti più sottili verso la parte posteriore o bloccare i componenti.

La pinza a 3 dita è in grado di afferrare i componenti in tre punti di contatto, consentendo un prelievo e un posizionamento particolarmente precisi e stabili. I componenti rotondi sono un motivo tipico per l'utilizzo di questo tipo di pinza. 

Le pinze ad ago vengono utilizzate per afferrare saldamente oggetti porosi, sensibili o altrimenti difficili da raccogliere utilizzando l'aspirazione. Una pinza per aghi ha più aghi che possono estendersi e ritrarsi per tenere saldamente un oggetto. Questo tipo di pinza viene spesso utilizzato nell'industria tessile ed elettronica per gestire materiali sensibili come tessuto, materiali compositi in fibra, circuiti stampati o fili.

Le pinze interne sono dispositivi di presa in grado di afferrare e afferrare oggetti dalle superfici interne. Una pinza interna è costituita da ganasce specializzate che si aprono e si chiudono, oppure utilizza in altro modo un elemento espandente che si gonfia utilizzando un mezzo sotto pressione. Ciò consente di bloccare un oggetto dall'interno mantenendo un contatto sufficiente con le superfici interne dell'oggetto. Le pinze interne sono spesso utilizzate per prelevare e spostare oggetti con cavità cilindriche o rettangolari, come i tubi.

Quando si sceglie una pinza adatta, gli utenti hanno accesso a un'ampia gamma di vari tipi di pinze. Per la maggior parte delle esigenze tipiche dei clienti, è disponibile un utensile di fine braccio adatto.

Dispositivi di presa a vuoto

L'aspirazione è diventata parte integrante della robotica moderna. Come le ganasce della pinza, le punte di aspirazione a vuoto vengono utilizzate principalmente per prelevare e spostare oggetti. Qui, uno o più canali trasmettono una forza di aspirazione che trattiene l'oggetto alla punta del vuoto in una chiusura ermetica.

Le pinze a vuoto per robot hanno un design piatto o sono dotate di soffietti in gomma e vengono utilizzate per una gamma vertiginosa di attività di movimentazione. Le applicazioni tipiche sono la movimentazione di lamiere o vetro, il prelievo di scatole deformabili o morbide nell'industria dell'imballaggio o la lavorazione di prodotti alimentari.

Sistemi di cambio utensili per robot

I cambi utensili consentono di passare in modo efficiente da un robot all'altro. In una situazione del genere, il sistema di cambio utensili EOAT può essere manuale o automatico. I sistemi di cambio utensili ampliano notevolmente lo spettro di applicazioni dei robot. Pertanto, sono più comuni nelle applicazioni robotiche che comportano molti compiti diversi.  

I cambi utensili sono situati all'interfaccia tra il polso (flangia) del robot e l'organo di presa. Per questo motivo, i cambi utensili devono essere calibrati con precisione in base ai requisiti del robot e dell'utensile. Inoltre, i cambiautensili trasmettono anche segnali elettrici, dati, acqua, aria compressa, mezzi di saldatura e forza servo.

I cambi utensili automatici per robot (ATC) consentono la commutazione automatica tra diversi dispositivi di estremità del processo. Ciò consente di aumentare il grado di automazione, aumentare la produttività e ridurre allo stesso tempo i costi del personale. Un sistema di cambio utensile automatico è particolarmente utile quando gli utensili devono essere cambiati frequentemente durante il processo. 

Ulteriori informazioni

Le pinze angolari sono in grado di afferrare i componenti con un angolo definito. Le ganasce di questo tipo di sistema di presa non sono parallele, ma sono angolate. In questo modo è possibile afferrare componenti più sottili verso la parte posteriore o bloccare i componenti.

Ulteriori informazioni

Pinze per saldatura

I robot sono utilizzati per la saldatura in numerosi settori, in particolare nell'industria automobilistica. L'utilizzo di soluzioni EOAT consente di automatizzare la maggior parte del processo di saldatura, consentendo saldature di alta qualità con tempi di ciclo minimi. Le applicazioni EOAT sono comunemente utilizzate per la saldatura a punti.

Telecamere e sensori

Le soluzioni EOAT sono adatte per la manipolazione fisica dei componenti, l'ispezione e il controllo qualità. Per ispezionare le parti vengono utilizzate telecamere, sensori a ultrasuoni, sensori a infrarossi, scanner laser e altri sistemi simili.

EOAT per i processi di produzione

Gli utensili di fine braccio sono utilizzati anche per la produzione sottrattiva, principalmente nell'industria della lavorazione dei metalli e della plastica. Le applicazioni tipiche includono foratura, taglio, sbavatura e rettifica di componenti.

4. Sfide quando si lavora con soluzioni EOAT

Ci sono vari aspetti tecnici ed economici da considerare quando si sviluppano, implementano e utilizzano strumenti di fine braccio per sistemi robotici. Si tratta, in particolare, delle seguenti sfide:

Complessità del progetto

La progettazione di moderni sistemi EOAT richiede una profonda conoscenza della robotica, soprattutto con applicazioni che richiedono alta precisione o velocità. L'utensile di fine braccio deve essere adattato con precisione all'applicazione, tenendo conto delle specifiche relative al peso e alla forma dei componenti, ai sistemi di azionamento e ai controllori, alle limitazioni spaziali e ad altri aspetti.

Costi di investimento

A seconda dell'applicazione, l'implementazione di soluzioni EOAT può essere piuttosto costosa. Pertanto, prima di investire in utensili di fine braccio, è consigliabile redigere un calcolo dettagliato della fattibilità economica. I guadagni sia in termini di ricavi che di profitti derivanti dall'aumento dell'efficienza e dalla riduzione del fabbisogno di personale devono essere bilanciati con i costi iniziali e i costi generali dell'implementazione di soluzioni EOAT.

Assistenza e manutenzione

I sistemi EOAT contengono in genere molte parti mobili che subiscono un processo di usura naturale. Quando si integrano gli utensili di fine braccio nel processo di produzione, è quindi necessario cercare di scegliere componenti a bassa usura che possano essere sostituiti rapidamente quando necessario. In questo modo i costi di assistenza e manutenzione saranno ridotti al minimo.

Integrazione del sistema

L'integrazione dell'utensile di fine braccio nel sistema del robot e nell'ambiente di produzione in generale deve essere presa in considerazione già in fase di progettazione. Durante questa operazione, tutti i sistemi di componenti devono essere attentamente coordinati tra loro e la compatibilità deve essere garantita. L'integrazione del sistema non riguarda solo i parametri fisici del braccio del robot, del cambio utensili e dell'EOAT, ma ha anche implicazioni per le specifiche del software e del controllore. 

Aspetti di sicurezza

Quando si implementano utensili di fine braccio, la sicurezza è sempre la priorità assoluta. Ciò è particolarmente vero nei sistemi di cobot, dove persone e robot lavorano fianco a fianco. In questo caso, è necessario adottare precauzioni di sicurezza per prevenire incidenti sul lavoro. Questi includono, ad esempio, sensori per il monitoraggio dei processi e dispositivi di spegnimento automatico.

Conclusione: maggiore produttività e precisione grazie agli utensili di fine braccio

Grazie ai loro numerosi vantaggi, i sistemi EOAT sono diventati un pilastro dell'industria manifatturiera. I moderni dispositivi di estremità per robot non solo consentono di progettare i processi di produzione con maggiore precisione ed efficienza, ma aumentano anche notevolmente gli standard di sicurezza industriale e qualità dei prodotti. In un contesto economico globalizzato, l'EOAT ha il potenziale per migliorare in modo sostenibile la vostra competitività nella produzione.

L'implementazione di soluzioni EOAT versatili e flessibili consente di adattare rapidamente i processi di produzione ai nuovi requisiti e sfruttare il principio della modularità consente di utilizzare in modo estremamente efficiente i sistemi robotici disponibili. Ad esempio, un singolo robot può svolgere un'ampia gamma di compiti senza l'intervento umano, grazie a un cambio utensili adatto e agli utensili di fine braccio. 

I moderni sistemi robotici con soluzioni EOAT oggi mostrano i loro punti di forza in numerose applicazioni. Questi includono macchine per l'assemblaggio, la movimentazione dei materiali, l'alimentazione e lo scarico, nonché il prelievo, l'imballaggio, la pallettizzazione, la saldatura e la perforazione dei componenti.

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