Mi chiamo Michael e sono collaborativo

Il cobot YuMi di ABB è diventato in breve tempo parte integrante della famiglia di Idral, specializzata nella progettazione e produzione di rubinetti a comando elettronico o temporizzato per ambienti pubblici e industriali. Con l’introduzione di YuMi il reparto di assemblaggio ha guadagnato molto in termini di sicurezza, affidabilità, precisione e costanza delle prestazioni garantendo un risultato qualitativo del prodotto affidabile e costante al 100%”.

di Mario Lepo

Le colleghe lo chiamano Michael, perché le sue movenze ricordano il “moonwalk” di Michael Jackson. Nel reparto di assemblaggio di Idral, azienda di rubinetteria sul Lago d’Orta, il robot collaborativo YuMi è un po’ il “beniamino” del gruppo: preciso, affidabile e instancabile, si fa carico delle operazioni più ripetitive.

Rubinetteria funzionale e di qualità

“Idral opera dal 1970 sul mercato idrosanitario, sviluppando e commercializzando prodotti che vengono venduti in più di 50 Paesi in tutto il mondo, grazie al lavoro di quasi 50 persone, supportate da manodopera interinale nei periodi di maggior carico,” racconta
Juergen Schweitzer, direttore tecnico di Idral SpA. “Il valore aggiunto della nostra azienda deriva da diversi aspetti: la lavorazione interna dell’ottone, la gestione completa dei processi di assemblaggio e collaudo, un ufficio tecnico che progetta guardando al futuro e un servizio clienti con hotline telefonica e centri di assistenza distribuiti su tutto il territorio”.
Attraverso il canale dei grossisti, i rubinetti di Idral vengono messi a disposizione di tutti gli idraulici e arrivano nei bagni e nelle toilette di edifici frequentati dal pubblico e caratterizzati da consumi di acqua elevati, dagli ospedali agli alberghi, dalle stazioni di servizio ai centri commerciali, fino agli aeroporti. La chiave della proposta di Idral non è dunque il design, ma principalmente la funzionalità di dispositivi che devono operare in condizioni gravose, con le manovre di attivazione più svariate, dal gomito al comando elettronico, e sempre con una durata di erogazione temporizzata per ridurre il consumo di acqua. “I nostri rubinetti sono molto richiesti anche dalle aziende, soprattutto all’estero, dove l’acqua ha un costo significativo”, aggiunge Schweitzer.

I rubinetti temporizzati di tipo meccanico (quelli più comuni, che vengono attivati premendo il pulsante ed erogano acqua per 15 sec circa) sono prodotti tecnologicamente semplici che vengono realizzati completamente in casa da Idral, mentre per i modelli a comando elettronico l’azienda piemontese acquista da fornitori esterni componenti quali batterie, sensori ed elettrovalvole. Sono circa 15 le parti di cui si compone una “cartuccia”: questi elementi devono essere assemblati in grande quantità e con un alto grado di precisione. Da qui l’esigenza di semplificare e automatizzare il montaggio per agevolare il lavoro degli operatori. Idral si è dotata da tempo di una classica linea di montaggio automatizzato, che però richiede volumi molto elevati per essere utilizzata in modo proficuo.

Scegliere il modello più adatto in base all’applicazione

La storia tra Idral e ABB – o meglio tra Idral e lo YuMi – ha inizio in un contesto estraneo alla fabbrica e al business. Jürgen Schweitzer è appassionato di montagna e partecipa alle escursioni del CAI. Fra le persone con cui trascorre piacevoli giornate sui sentieri alpini, c’è Marco Saini, titolare di Tesys Snc, società di ingegneria con sede in provincia di Novara e partner di ABB. Camminando lungo uno dei tanti sentieri, Schweitzer conosce, infatti, Saini e la sua Tesys, nata nel 2003 e fino a quel momento specializzata principalmente in progetti per l’industria alimentare. Poco tempo prima, il direttore di Idral aveva visitato la fiera A&T a Torino ed era rimasto colpito dal cobot YuMi di ABB, intravedendone il potenziale applicativo nel suo reparto di assemblaggio. “Nei progetti realizzati in ambito food, utilizziamo da sempre robot ABB, in particolare i FlexPicker a cinematica parallela e i classici antropomorfi di piccole dimensioni come IRB 1200,” racconta Saini. “Nel caso di Idral, discutendo con Jürgen e valutando le loro esigenze di assemblaggio, abbiamo capito subito che la soluzione più idonea sarebbe stata un robot collaborativo di nuova generazione e abbiamo quindi confermato al cliente la validità della scelta di YuMi di ABB. Come Tesys, abbiamo lavorato con diversi costruttori di robot, ma abbiamo un rapporto preferenziale con ABB per diversi motivi: un servizio di supporto e assistenza sempre presente e vicino, attento e rapido, e una gamma di macchine che ci consente di scegliere il modello più adatto a ogni applicazione, dagli Scara agli antropomorfi, dai picker ai collaborativi, senza forzature”.

Un progetto “chiavi in mano studiato ad hoc

Se ancora non si fosse capito, l’inserimento di YuMi in Idral a supporto della manodopera “umana” è stato realizzato da Tesys come progetto “chiavi in mano”, con una fase di accurata pianificazione e progettazione. “Dopo aver ricevuto un preventivo di costo e aver approfondito gli aspetti del progetto legati a Industria 4.0, Tesys ha concretizzato il progetto in modo compatibile con le nostre esigenze,” racconta Schweitzer. “Inizialmente abbiamo svolto tutte le prove con i nostri pezzi presso Tesys, poi abbiamo sviluppato l’isola di assemblaggio curando l’ottimizzazione degli spazi e la flessibilità. YuMi è molto versatile e, in prospettiva futura, potrà essere smontato e ricollocato su altre linee per assemblare prodotti diversi semplicemente cambiando programma ed eventualmente organi di presa”.
Tutto il progetto è stato realizzato da Tesys seguendo le specifiche indicazioni del cliente. Grazie al software RobotStudio è stata verificata la raggiungibilità di tutti i punti e sono state simulate tutte le situazioni prima di costruire la macchina. “Grazie al nostro software abbiamo potuto verificare l’inserimento preciso di due particolari,” spiega Oscar Ferrato, Collaborative Robot Product Manager di ABB. “In un altro caso abbiamo verificato una forza di serraggio per scegliere il mandrino avvitatore idoneo a ottenere la coppia necessaria”.

L’approvvigionamento pezzi è manuale, ma in tempo mascherato

Quello di Idral è un classico esempio di isola collaborativa perfetta, dove vengono sfruttate appieno tutte le potenzialità del robot. Solitamente, per assemblare 15 componenti si utilizzano altrettanti sistemi automatici per portare i pezzi alla macchina, con costi molto elevati e ingombri rilevanti per gli alimentatori. Nel caso di Idral, il sistema collaborativo ha ridotto questi costi, perché l’alimentazione delle parti viene effettuata dagli operatori che, nei ritagli di tempo, avvicinandosi al robot senza doverlo fermare – quindi esattamente in modalità collaborativa – posizionano i pezzi nelle zone di carico. Grazie all’utilizzo delle telecamere integrate sulle pinze, Yumi è in grado di modificare le traiettorie e render quindi tutto il sistema altamente flessibile: il robot può prelevare i componenti verificandone la presenza e l’integrità sui vari alimentatori o vassoi, il tutto in spazi molto compatti.

Per compiere queste operazioni, YuMi è stato dotato di un sistema di visione per inquadrare i pezzi da varie angolazioni, un’unica telecamera che scatta fotografie da tutti i punti di prelievo e assemblaggio, evitando la necessità di molteplici telecamere. Per quanto riguarda la presa, YuMi ha una “mano” estremamente efficiente, con dita in grado di maneggiare qualsiasi pezzo e un generatore di vuoto che consente di effettuare anche la presa a depressione, necessaria ad esempio per prelevare un cappuccio da montare sul rubinetto.

Due bracci per stabilizzare la qualità produttiva

Uno dei fattori principali per la scelta di YuMi da parte di Idral è stata la configurazione a due bracci. “A noi interessava svolgere operazioni più complesse di un pick-and-place,” spiega Schweitzer. “Produciamo oltre 150.000 pezzi all’anno di quella tipologia di rubinetti, pertanto ogni operatore dovrebbe assemblarne un numero elevato ogni giorno. Si tratta di un lavoro troppo impegnativo, gravoso e ripetitivo, che inevitabilmente sfocia in errori di precisione, forza di serraggio disomogenea e altri problemi di qualità che abbiamo risolto con l’inserimento di YuMi”.
YuMi riceve un preassemblato dalle postazioni a monte (sia macchine di assemblaggio, sia postazioni con manodopera umana per operazioni particolarmente complesse), movimenta e avvita diversi componenti, posiziona gli assiemi, effettua un controllo con la telecamera, verifica la presenza della guarnizione, esegue un controllo di qualità mediante tasteggio con le sue pinze e, al termine dell’assemblaggio, deposita il pezzo su un vassoio di polistirolo che viene affidato alle addette per le operazioni successive.

I tempi del processo di assemblaggio erano già ottimizzati in Idral e l’integrazione del cobot non ha portato variazioni sostanziali da questo punto di vista. “Con YuMi abbiamo guadagnato molto in termini di sicurezza, affidabilità, precisione e costanza delle prestazioni”, sottolinea Schweitzer. “Per noi è molto importante poter contare su un risultato affidabile e costante al 100%”.
Le qualità di YuMi hanno dissolto tutti i timori iniziali legati all’introduzione di un robot nel team di assemblatrici. Il nuovo operaio è stato accolto in modo molto favorevole e si è conquistato la simpatia e l’apprezzamento delle colleghe, insieme al nomignolo “Michael”: i movimenti sinuosi dei suoi bracci sembrano usciti da un video dell’indimenticabile Jacko.