CELLA ROBOTIZZATA CARICA LA MACCHINA PER LA PERFORAZIONE DI FORI PROFONDI

Il LoadAssistant di HALTER CNC Automation sono celle robotizzate standardizzate e quindi facili da installare per il carico e lo scarico automatico di torni e fresatrici CNC. OTT-JAKOB, specialista nella tecnologia di serraggio, ha scoperto che la soluzione LoadAssistant può essere progettata anche in modo molto orientato all'applicazione, come dimostra il suo utilizzo su una macchina per la foratura profonda.

OTT-JAKOB Spanntechnik GmbH, con sede a Lengenwang (Allgäu), con circa 250 dipendenti, è uno dei principali sviluppatori e produttori mondiali di tecnologia di serraggio automatico degli utensili. Con il programma completo e modulare di OTT-JAKOB, sono già state costruite diverse migliaia di sistemi di serraggio utensili per HSK e per tagli ripidi. In qualità di produttore di sistemi completi di serraggio utensili, OTT-JAKOB si occupa anche dello sviluppo e dell'integrazione di sistemi di monitoraggio intelligenti. "Siamo fondamentalmente rappresentati presso tutti i più noti produttori di macchine utensili", afferma Florian Hartmann, Team Leader Series Production di OTT-JAKOB Spanntechnik.

Foratura profonda con una varianza del pezzo molto elevata
Nella produzione dei suoi sistemi di serraggio, OTT-JAKOB lavora principalmente acciai altamente legati e, in misura minore, alluminio e metalli non ferrosi su un'area di produzione di circa 7.000 metri quadrati. "Circa l'80% dei nostri torni a due mandrini sono dotati di caricatori di barre. E ogni volta che vediamo opportunità e potenziale, automatizziamo altre macchine esistenti", dice Hartmann.  

Un buon esempio è una macchina TBT ML250 per la foratura profonda per la produzione di tiranti e connessioni per tiranti. "Per questo, quattro alberi alla volta vengono forati con un foro, attraverso il quale poi si guida il mezzo di raffreddamento attraverso il mandrino dell'utensile", spiega Florian Hartmann. Le dimensioni dei pezzi lavorati sulla macchina sono molto diverse. "Per la maggior parte, gli alberi hanno diametri da 20 mm a 50 mm e lunghezze da 75 mm a 550 mm. All'interno di questi intervalli, è praticamente possibile qualsiasi dimensione dell'albero", sottolinea il team leader.

Integrazione permanente nel processo produttivo
In precedenza, la macchina era utilizzata per la produzione su due turni, con un dipendente, che si occupava anche di altri sistemi, che alimentava manualmente la TBT ML250 con i pezzi grezzi e rimuoveva i pezzi finiti. Con tempi di lavorazione che andavano da tre a circa 30 minuti, a seconda del diametro del foro e della lunghezza del pezzo, i dipendenti erano, in un certo senso, costantemente coinvolti nel processo di produzione. "Questo è uno dei motivi per cui la macchina per la foratura profonda doveva essere automatizzata.

Anche se sul mercato c'erano offerte alternative da parte della concorrenza, ci ha convinto il concetto di HALTER. Poiché su due torni CNC utilizziamo già da tempo celle robotizzate standardizzate di HALTER CNC Automation, più precisamente un LoadAssistant Universal Compact 12 e un LoadAssistant Universal Premium 35, e abbiamo avuto un'esperienza positiva, abbiamo chiesto all'azienda una soluzione.

Alla fine è nato un progetto che presenta alcune caratteristiche speciali per quanto riguarda la flessibilità della cella robotizzata, un HALTER LoadAssistant Universal Premium 35, durante le operazioni di carico e scarico della macchina di foratura profonda.

Cella robotica modificata con cinematica adattata
A differenza delle soluzioni standard di HALTER CNC Automation, in questo caso la cella robotizzata appositamente progettata non carica la macchina con un solo pezzo, ma con quattro pezzi grezzi. A tal fine, il robot deve gestire gli alberi sia in direzione assiale che radiale. "Pertanto, tra le altre cose, è stata modificata la programmazione di tutte le sequenze di movimento e quindi l'intera cinematica del robot ed è stata installata una stazione di presa davanti alla macchina", riferisce Florian Hartmann. Il braccio robotico stesso è dotato di una doppia pinza con dita di presa specifiche per il pezzo in lavorazione, anch'esse adattate ai diametri degli alberi da gestire.

Gestione anche di alberi più lunghi
Come tampone per il materiale, la cella robotizzata dispone di una piastra a griglia standard per alberi con diametro da 20 mm a 35 mm e lunghezza da 75 mm a 250 mm, che può contenere un totale di 176 pezzi. Inoltre, è stata sviluppata una piastra speciale per alberi di diametro compreso tra 35 e 50 mm con una capacità di 88 pezzi, grazie alla quale il LoadAssistant Universal Premium 35, a differenza del suo modello standard, può ora trasportare componenti con una lunghezza fino a 550 mm.

Maggiore affidabilità del processo grazie al controllo della posizione
La cella robotica è entrata in funzione per la prima volta nel marzo 2023. "Eravamo ben consapevoli che sia noi che HALTER CNC Automation stavamo entrando in un nuovo territorio con questa soluzione, quindi abbiamo dovuto effettuare ulteriori ottimizzazioni durante la produzione in corso", afferma Florian Hartmann.

In un ciclo continuo, il robot prepara il carico della macchina già in funzione per la lavorazione di un totale di quattro alberi, prendendo un pezzo grezzo ciascuno dal buffer dei pezzi e posizionandolo nella stazione di presa. Una volta completata la produzione di quattro alberi, il robot rimuove un pezzo finito con un lato della doppia pinza. Prima controlla la posizione del pezzo nella macchina e, se necessario, misura nuovamente la lunghezza dell'albero tramite un sensore integrato nella cella, per evitare una possibile collisione quando deposita il pezzo nella stazione di presa. Florian Hartmann spiega: "A causa del trascinamento dei singoli componenti quando escono dalla posizione di bloccaggio nella macchina per la foratura profonda, a volte può accadere che un albero non si trovi nella posizione prevista per la pinza del robot dopo il rilascio del cono. Pertanto, HALTER CNC Automation ha integrato il sensore nella cella del robot".

Tempo principale di preparazione parallela della produzione
Dopo aver controllato la posizione del componente, il robot posiziona il pezzo finito nella stazione di presa, preleva un nuovo pezzo grezzo e carica la macchina per rimuovere un altro pezzo finito. Questo avviene per un totale di quattro volte. Tutte le sequenze di movimento tra il buffer del pezzo e la stazione di presa dopo il carico e lo scarico avvengono parallelamente al tempo di lavorazione e quindi non influenzano la produttività della foratrice. Una volta che il buffer di pezzi è stato lavorato, viene ruotato automaticamente in modo che nuovi pezzi grezzi siano immediatamente disponibili per la produzione. Nel frattempo, i pezzi finiti possono essere rimossi dal retro della cella e il buffer di materiale può essere caricato con nuovi pezzi grezzi.

Significativo sollievo con aumento della produttività
"Il tempo medio di ciclo per il carico e lo scarico completo della macchina è attualmente di circa 3,5 minuti. Ma stiamo lavorando per ridurre ulteriormente questo tempo", afferma Florian Hartmann. La cella robotizzata riduce già in modo significativo il carico di lavoro dei dipendenti nei turni diurni, perché possono prestare attenzione al buffer posteriore dei pezzi del LoadAssistant in modo ampiamente indipendente dai tempi di lavorazione della macchina, per rimuovere i pezzi finiti o inserire nuovi pezzi grezzi.

"Con la cella robotizzata, siamo in grado di far produrre automaticamente la macchina per la foratura profonda per circa otto ore, cioè un turno completo, se le dimensioni del lotto sono adeguate. Se c'è abbastanza acciaio nel pezzo, la macchina può continuare a funzionare anche in un terzo turno non presidiato per evadere completamente un ordine in corso", afferma Florian Hartmann, descrivendo l'attuale potenziale della soluzione di automazione.

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