Siamo abituati a vedere i grandi robot da saldatura, dal costo di diverse centinaia di migliaia di euro, all’opera sulle catene di montaggio della grande industria, per esempio nell’automotive. Ma sappiamo che la nostra realtà industriale è fatta prevalentemente di Pmi dove i processi di saldatura sono affidati a operai specializzati e dotati dell’apposito patentino. Operai, fra l’altro, sempre più difficili da reperire. Per questo negli ultimi anni stanno nascendo soluzioni di saldatura automatizzata basate su robot di piccole dimensioni. In particolare, durante un recente webinar è stata presentata, da parte di Omron e Guidetti Technology, una soluzione di saldatura robotizzata a misura della piccola e media azienda metalmeccanica, dotata di alcune caratteristiche interessanti e peculiari.
EasyArc, questo il nome della soluzione, è formata da tre componenti principali: un cobot, ovvero robot collaborativo, fornito da Omron, e dotato di una speciale flangia che permette di supportare la torcia di saldatura; un tavolo modulare Siegmund, struttura pensata in modo specifico per l’utilizzo nei processi di saldatura, che consente svariate possibilità di attrezzaggio; e infine una saldatrice Fronius CMTi, con spessori saldabili da 0,5mm. Il tutto è pilotato da un Plc Omron che proietta l’apparecchiatura nel mondo 4.0 e la rende quindi “papabile” per gli incentivi statali.
Grazie alla predisposizione del cobot a lavorare insieme all’operatore umano, quest’ultimo potrà – una volta posizionate correttamente le parti da saldare – istruire la macchina relativamente al percorso e alle angolazioni della torcia, semplicemente spostando il braccio robotizzato con le mani per fargli raggiungere i vari punti del percorso, e affinando poi la programmazione tramite l’apposito tablet. Una volta programmato il percorso, è possibile provarlo (a torcia spenta e al rallentatore) per assicurarsi della precisione delle varie posizioni. Dopodiché, sarà possibile azionare il sistema e procedere a eseguire la saldatura programmata, che potrà essere ripetuta infinite volte con la stessa precisione e affidabilità. La soluzione, che ha richiesto circa un anno di lavoro alle due aziende, è disponibile in varie versioni personalizzabili in base alle esigenze del cliente riguardo portata e sbraccio del robot, accessori del piano di lavoro e tecnologia della saldatrice. In ogni caso, la messa in opera del sistema è rapidissima e non richiede all’azienda cliente di disporre di personale con competenze di robotica: un saldatore può essere formato alla programmazione e all’utilizzo della soluzione in appena una giornata.
Se i robot per saldatura sono ormai predominanti nelle grandi catene di montaggio dei grossi gruppi manifatturieri, nelle piccole e medie aziende il panorama è ben diverso. Dove infatti si lavora in piccola serie, o su numeri di pezzi che non permettono investimenti colossali in tecnologie avanzate, il processo di saldatura avviene ancora oggi in modo quasi esclusivamente manuale, con tutte le conseguenze del caso. Primo, la qualità del risultato dipende, oltre che dalla qualità dei materiali, soprattutto dall’abilità professionale dell’operaio, dalla sua esperienza e dalla sua preparazione. E sappiamo bene che anche un addetto molto esperto può avere un attimo di distrazione, o una giornata negativa. Secondo, si tratta di un’attività rischiosa, che comporta problemi di sicurezza: le apparecchiature da saldatura sono fatte per creare altissimi livelli di temperatura, e quindi i saldatori, che sono a diretto contatto con la fonte di calore, si trovano a maneggiare strumenti pericolosi, tanto che sono costantemente a rischio di ustioni, intossicazione da fumi, danni alla vista eccetera. Non per nulla per esercitare questo mestiere serve un patentino che va rinnovato, per esami, almeno ogni due anni.
L’applicazione di una tecnologia robotizzata per “assistere” il saldatore nel suo lavoro consente di minimizzare entrambi questi problemi. Nella soluzione presentata da Omron e Guidetti, in particolare, il cobot sostituisce a tutti gli effetti il “braccio” del saldatore, consentendo a quest’ultimo di eseguire le operazioni di saldatura rimanendo a maggiore distanza dalla torcia, quindi in condizioni di maggiore sicurezza. Inoltre, la capacità del cobot di ripetere all’infinito lo stesso movimento programmato, sempre con la stessa dinamica, garantisce una resa costante in fatto di qualità e precisione della saldatura. E questo comporta anche una maggiore produttività, in quanto si minimizzano gli sprechi di materiale e i ritardi nei cicli di lavorazione creati da saldature imperfette e da rifare. Senza contare che il robot può funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e non risente di inizio o fine turno, stanchezza, eccetera.
Ma la maggiore differenza di EasyArc, rispetto alla precedenti tecnologie di saldatura robotizzata in uso presso le grandi aziende, consiste nell’uso di un cobot, una macchina che ha almeno due vantaggi sui robot da saldatura tradizionali: un costo nettamente più abbordabile, assolutamente alla portata di una Pmi, e una modalità di addestramento e programmazione sicuramente più user friendly. Il cobot viene istruito sulla saldatura da eseguire muovendo il suo braccio lungo il percorso che deve seguire, ed è un po’ come si fa quando si deve mostrare a un apprendista come si deve saldare un nuovo pezzo. Non serve che l’azienda abbia in casa un esperto in robotica quindi, perché sarà il saldatore stesso a istruire la macchina. Eventuali imprecisioni nella programmazione possono essere individuate durante la fase di “dry run”, ovvero facendo eseguire il programma alla macchina con la torcia spenta e a velocità ridotta. Per correggere le imprecisioni individuate è possibile usare direttamente il tablet che equipaggia il cobot. Ma non è necessario scrivere codice in complessi linguaggi di programmazione, tanto è vero che al saldatore viene insegnato come operare queste modifiche durante il training per l’utilizzo della macchina, che dura una giornata.
Infine, ricordiamo che il cobot, macchina collaborativa per definizione, è pensata per lavorare condividendo gli spazi con gli addetti “umani” alla linea di lavorazione. Ovviamente, in questo caso il cobot maneggia uno strumento pericoloso e quindi vanno messe comunque in essere alcune precauzioni supplementari, ma non è necessario isolare permanentemente la macchina all’interno di gabbie chiuse come succede per le linee di saldatura robotizzata tradizionali. Teoricamente, chi lavora vicino a EasyArc dovrebbe comportarsi con le stesse accortezze che applicherebbe lavorando a fianco di un saldatore “umano”, e ad EasyArc vanno quindi applicate le stesse protezioni che si userebbero se il lavoro fosse affidato a un saldatore.
La soluzione di saldatura “cobotizzata” EasyArc è stata presentata durante un webinar dimostrativo organizzato dalle due aziende che l’hanno messa a punto, Omron e Guidetti Technology. Durante il webinar, è stato possibile assistere a una completa dimostrazione del funzionamento del sistema, a partire dal posizionamento dei pezzi e dall’addestramento del cobot, fino all’esecuzione vera e propria della saldatura. La postazione di prova utilizzava un cobot Omron TM12X, una macchina con una portata di 12 kg con uno sbraccio massimo di ben 1300mm. Al suo posto, è possibile montare qualsiasi altro robot Omron, quando non serve uno sbraccio così lungo. Sull’”end of arm” era montata la flangia che consente l’installazione di una torcia CMTi con regolazione fine del materiale d’apporto. C’è anche la possibilità di collegare un tubo di aspirazione per i fumi. Il braccio è montato su un tavolo Siegmund e a fianco di questo troviamo la saldatrice Fronius CMTi. Anche la saldatrice, così come il cobot, può essere scelta all’interno della gamma di proposte del produttore, che comprende diverse tecnologie. Fronius negli anni ha creato una piattaforma di saldatura che unisce alla ottime caratteristiche tecniche la predisposizione a dialogare con Plc e controllori, rendendo molto semplice l’integrazione della macchina all’interno di linee di produzione 4.0 o soluzioni robotizzate come EasyArc. Il modello usato nella demo era, in particolare, uno dei più sofisticati con tecnologia Cmt (Cold Metal Transfer), capace di produrre un arco pulsato e “mixato” che garantisce i migliori risultati nella saldatura di metalli a basso spessore.
EasyArc può essere preconfigurata da Guidetti technology e spedita già pronto al cliente, che può metterla in linea nel giro di un’ora. Anche il training per chi la dovrà usare si risolve nel giro di una giornata. «La macchina è dotata di una pulsantiera operativa che viene normalmente usata durante le ripetizioni del ciclo automatico, da dove è possibile gestire i cicli di lavorazione, start e stop eccetera – spiega Christian Zagagnoni di Guidetti Technology – e di una pulsantiera di programmazione che ci permette di creare, modificare e fare tutte le operazioni con i file di programmazione. Direttamente sul braccio del robot poi è montata una pulsantiera che ci permette di acquisire punti e di dare le istruzioni di inizio e fine saldatura, oltre al pulsante di movimento che libera i movimenti del cobot».
La prima fase del lavoro è quella di programmazione della saldatura, che avviene in autoapprendimento. «L’operatore, spostando il braccio del robot nello spazio, va ad acquisire dei punti e a seconda della tipologia di istruzione che viene salvata con ogni punto il robot eseguirà vari tipi di movimenti, lineari, circolari o liberi nello spazio». Dal tablet di programmazione è anche possibile scegliere le varie funzioni di movimento, di saldatura o logiche, come timer o ingressi/uscite per eventuali mascheraggi eccetera. Ma in generale, la maggior parte dei programmi di saldatura possono essere impostati semplicemente agendo sul braccio del robot, e utilizzando la pulsantiera posta su di esso per confermare la natura dei punti acquisiti mano a mano.
Finita la fase di programmazione, si può procedere con la verifica. In questa fase, il cobot può percorrere tutte le traiettorie programmate a velocità ridotta e a torcia spenta, consentendo di rifinire il programma, per esempio modificando l’angolo della torcia, o spostando i punti nel caso non fossero corretti. In alternativa, è possibile impostare un programma anche completamente dal tablet, componendolo a partire da movimenti elementari. Terminata la programmazione e la verifica è possibile finalmente accendere la saldatrice per realizzare la saldatura desiderata, che potrà essere replicata con le stesse modalità ogni volta che sarà necessario, semplicemente ricaricando in memoria il relativo programma e posizionando correttamente i pezzi.
Ma a chi conviene acquisire una macchina di questo tipo? «Chiaramente, questa macchina si ripaga più rapidamente se si devono eseguire lavori semplici ma ripetitivi. Più il lavoro è ripetitivo, più rapidamente la macchina si ripaga» spiega Massimo Guidetti, di Guidetti Technology. A proposito di ripagare, anche se la macchina viene normalmente venduta, Guidetti Technology non esclude di avere allo studio per il futuro delle forme di noleggio. E anche Omron potrebbe essere interessata a formule alternative. «Il mercato, in effetti, si sta orientando verso queste nuove formule di acquisto del cobot o delle postazioni, per esempio pagando per ogni pezzo saldato» concorda Giacomo Pallucca di Omron, confermando l’interesse con il quale l’azienda sta seguendo la nuova tendenza.
Omron è una multinazionale giapponese con oltre 80 anni di storia alle spalle, anche se ha assunto il nome Omron Corporation solo nel 1990. Il fondatore, Kazuma Tateisi, ha voluto creare un’azienda che con il suo operato “migliori le vite delle persone e contribuisca a una società migliore”. È all’interno di questa filosofia dunque che nascono i prodotti Omron, in particolare la piattaforma di automazione Sysmac, che integra tutte le tecnologie necessarie per automatizzare la produzione: intorno ai sistemi di controllo digitali, Omron ha quindi costruito un ecosistema che copre i settori del Motion, Logic, Hmi, Safety, Vision, Information e naturalmente Robotics, nelle varie declinazioni Scada, Agv e Cobot.
Guidetti Technology è fra i leader italiani nella saldatura fin dagli anni ‘70 – l’azienda è stata fondata a Modena nel 1971. Guidetti Tech si occupa in particolare di soluzioni di saldatura robotizzata dal 1982, e dal 2009 fa parte del gruppo Arroweld, con base a Zanè, nel vicentino, e presente in tutta Italia.
[Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 23/7/2021]
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