Un “mattoncino” dopo l’altro, la cella è customizzata

Paolo Conca, Operations Manager ABB Robotics Division, recentemente divenuta Global Solution Center per le soluzioni di saldatura machining e verniciatura per tutto il mercato della General Industry per ABB a livello mondiale ha raccontato il loro approccio al mercato e spiegato i capisaldi della filosofia costruttiva basata su function package via via assemblati come mattoncini Lego per creare soluzioni customizzate sulle specifiche esigenze della clientela.

Parlando di saldatura robotizzata, qual è il vostro approccio al mercato e quali sono gli ambiti manifatturieri cui vi rivolgete? Può parlarci della filosofia costruttiva che vi guida in termini di sviluppo prodotto e quali sono i capisaldi tecnologici che portate avanti. Pensando alle celle, è ancora possibile parlare di gamma di prodotto standard o parliamo, per lo più, di soluzioni customizzate sulle specifiche esigenze del cliente?

Come ABB Italia siamo stati recentemente nominati, all’interno della divisione di robotica ABB, Global Solution Center per le soluzioni di saldatura per tutto il mercato della General Industry (sostanzialmente l’industria manufatturiera al di fuori dei produttori automobilistici e dei loro primi fornitori). Questo significa un mercato vastissimo che va dai costruttori di macchine agricole e movimento terra, al settore del ciclo e motociclo, il ferroviario, il campo delle grosse carpenterie per le costruzioni, gli elettrodomestici e questo solo per citarne alcuni. Oltre a questi ovviamente tutti i Tier2 e Tier 3 ovvero i subfornitori di secondo e terzo livello nel mercato automobilistico. Gli ambiti sono quindi i più disparati e le tipologie di clienti molto diversi spaziando da grossi gruppi estremamente strutturati a piccole aziende padronali. La nostra filosofia è quella di avere sempre il cliente al centro. Ci piace confrontarci con i nostri clienti e capire le loro problematiche e le loro esigenze sviluppando così dei concetti di automazione che ben si inseriscano in contesti produttivi così diversi come citato in precedenza. La nostra filosofia è anche quella di essere costantemente all’avanguardia per quanto riguarda l’innovazione tecnologica e di sviluppare continuamente la capacità di inserire spunti di innovazione nelle soluzioni che proponiamo ai nostri clienti.
Solo per fare degli esempi: tutte le soluzioni che proponiamo sono complete di “digital twin” e supportano la programmazione offline con la nostra piattaforma RobotStudio; nel nostro laboratorio siamo in grado di dimostrare le funzionalità della più avanzate soluzioni di sensoristica da abbinare al processo per ricerca e inseguimento giunto; offriamo servizi di monitoraggio da remoto come pure di manutenzione predittiva; sempre più spesso offriamo soluzioni complete (oltre al puro processo di saldatura) creando valore aggiunto ulteriore dall’integrazione con attività di logistica (il concetto FMS Flexible manufacturing System) o da un controllo qualità integrato. Parliamo sicuramente di soluzioni customizzate ma, ancora una volta, la nostra filosofia è quella di offrire prima di tutto delle soluzioni robuste e affidabili. È per questo che cerchiamo sempre, nella nostra costante ricerca di innovazione, di consolidare i risultati che otteniamo in pacchetti standard che chiamiamo function package e che, un po’ come i mattoncini del Lego, ci consentono di combinare pacchetti standard e ampiamente validati creando di volta in volta soluzioni adatte alle più diverse esigenze dei nostri clienti.

Qual è il vostro concetto di cella di saldatura? Penso per esempio al concetto di cella plug & play che sta prendendo sempre più piede sul mercato. Esiste una configurazione ottimale? Se si, quali sono le caratteristiche che deve avere?

Nel nostro portafoglio di prodotti abbiamo delle celle “plug & play” che chiamiamo FlexArc. Sono una gamma di celle di saldatura montante su un basamento facilmente riposizionabili in differenti contesti produttivi. Questo tipo di celle sono adatte appunto a dei clienti che hanno l’esigenza di essere estremamente flessibili in termini di possibilità di riposizionamento veloce della cella nello stesso o in altri stabilimenti produttivi. Un concetto invece molto più applicabile a 360 gradi è quello delle soluzioni modulari, ovvero di un portafoglio prodotti in cui i singoli elementi possano essere facilmente combinati tra di loro sia per creare differenti tipi di soluzioni sia per rendere la complessità delle celle facilmente scalabile. È così che nasce per esempio la nostra gamma di soluzioni di gantries e posizionatori di grossa portata dove diversi tipi di robot (IRB 1600, 2600, versioni normali o a polso cavo) diversi tipi di carri carri singoli o multipli, posizionatori a 1, 2 o 3 assi, etc… possono essere facilmente combinati in soluzioni a 2 o più stazioni beneficiando comunque di un’architettura modulare che rende possibile la gestione delle sicurezze o la programmazione fuori linea senza mai deviare da soluzioni già ampiamente validate. È così che possiamo realizzare ogni volta soluzioni customizzate riutilizzando appunto “gli stessi mattoncini di lego”.

Prendiamo in considerazione il robot; quali peculiarità deve avere dal punto di vista meccanico ed elettronico per essere sincronizzato al meglio con tutte le periferiche della cella ed essere aperto verso il generatore con cui, a prescindere dalla tecnologia, deve avere un’integrazione profonda per essere affidabili e produttivi?

Il robot deve sicuramente avere caratteristiche di ingombri e sbraccio che garantiscano la massima accessibilità sul pezzo. È per questo che oltre al robot è estremamente importante fornire un’ampia gamma di periferiche modulari che consentano di ampliarne il campo di lavoro e/o nel contempo garantiscano il miglior posizionamento dei particolari da saldare. Quando si parla poi di periferiche come ad esempio i posizionatori è altrettanto importante che il controllo assi del robot abbia elevate performance in termini di sincronizzazione dei movimenti per garantire traiettorie affidabili come risultato dei movimenti combinati. Se parliamo poi di processi particolari, come è il caso della saldatura laser, è estremamente importante, più che la flessibilità delle aree operative, la rigidità del braccio e la fedeltà delle traiettorie: è per questo che in questi casi si utilizzano meccaniche cosiddette a parallelogramma. In generale poi, quando si intende fare uso di programmazione fuori linea è fondamentale disporre di robot con elevati standard di accuratezza: è per questo che in questi casi ABB propone modelli absolute accurate per i quali viene realizzata una specifica procedura di calibrazione con sofisticati strumenti laser per ogni singolo robot che viene caratterizzato singolarmente. Per quanto riguarda l’integrazione con i generatori di saldatura è oggi estremamente spinta grazie all’incremento della velocità delle comunicazioni digitali che c’è stata negli ultimi anni. Il controllo ABB è in grado di interfacciarsi con tutti i principali generatori di saldatura garantendo così accesso alle più differenti tecnologie. Con alcuni tipi di generatori l’integrazione è talmente spinta che possiamo utilizzare le informazioni del generatore stesso come strumento di guida robot ai fini dell’inseguimento giunto senza alcun ricorso a sensoristica esterna.

Pensando alla qualità del giunto di saldatura, in quali termini contribuisce e influisce il robot al raggiungimento di un risultato ottimale? In base a quali parametri applicativi viene scelta la tecnologia di saldatura più adatta?

Il robot in un processo di saldatura ha sostanzialmente il compito di posizionare la torcia in maniera ottimale. Oltre a tutte le considerazioni già fatte poco fa in merito ad affidabilità e accuratezza del robot e delle sue periferiche vale forse qui la pena aggiungere l’importanza della sensoristica di ricerca e inseguimento. Spesso, infatti, le variazioni dei pezzi o le deformazioni indotte dal processo stesso fanno sì che si rendano necessarie correzioni di traiettoria sia prima di iniziare il processo sia anche durante il processo stesso e in tempo reale. È qui che occorre, oltre a un robot preciso, anche un robot “intelligente” o sensorizzato che sia in grado di modificare le sue traiettorie in base alla variabilità dei pezzi. Questo della sensoristica e dell’intelligenza da “aggiungere” al robot è un tema molto attuale sul quale, nel prossimo futuro, ci saranno sicuramente grandi sviluppi. La tecnologia di saldatura viene scelta in base ai particolari da saldare e alle caratteristiche che si intendono ottenere. Da questo punto di vista il controllo IRC5 consente la massima apertura, come si diceva sopra, a svariate tipologie di generatori in modo da consentire l’accesso alla migliore tecnologia per lo specifico caso.

Focalizziamoci sull’operatore di una cella di saldatura robotizzata, quali competenze deve avere? Deve essere un saldatore skillato o al giorno d’oggi è “sufficiente” essere dei buoni programmatori? Lo stato dell’arte della tecnologia sopperisce alla mancanza cronica di saldatori provetti? E soprattutto, quando conviene prendere in considerazione di investire in una cella robotizzata da inserire nel proprio contesto produttivo?

La saldatura è sicuramente un processo complesso che richiede competenze specifiche che, tra l’altro, non sono facilmente acquisibili con una formazione puramente teorica, necessitando invece di una forte componente pratica e di esperienza. Altrettanto può dirsi della robotica. L’idea alla base della saldatura robotizzata è però proprio quella di sopperire alla difficoltà di reperire sul mercato competenze difficili da trovare e da costruire e di svincolare i risultati produttivi da tali specifiche competenze ricorrendo appunto all’automazione. Se sono pertanto necessarie le competenze chiave di cui abbiamo parlato, e spesso necessitano entrambe (non basta una sola delle due) per la messa a punto di soluzioni vincenti di automazione robotizzata non lo sono affatto per la conduzione di tali soluzioni o celle. È proprio vero quindi che queste tecnologie sopperiscono alla mancanza di “saldatori provetti”. Un investimento in automazione robotizzata storicamente è sempre stato subordinato alla presenza di un minimo lotto produttivo; oggi con l’evolversi della tecnologia (programmazione fuori linea, sensoristica evoluta, processi innovativi, etc…) la soglia minima di ingresso si sta abbassando sempre di più.

Questa mattina si è parlato dei gas, delle loro proprietà e dei vantaggi nell’utilizzo ottimale. Può raccontarci un caso in cui siete riusciti a implementare il processo grazie al gas o in alternative in quali processi credete che il gas potrebbe essere veramente determinante nell’appoggiare la transizione in corso verso efficienza e automazione?

Premetto di non essere un esperto di gas e quindi non mi avventuro in considerazioni tecniche non di mia competenza. Sicuramente il gas riveste un aspetto importantissimo ai fini dell’ottimizzazione di processo. Il caso che ricordo è un caso molto complesso di saldatura alluminio su un impianto robotizzato di notevoli dimensioni (un gantry di più di 30 m di lunghezza). In questo caso, si è resa necessaria un’analisi più che accurata per garantire, soprattutto nelle fasi di avvio dell’impianto dopo le fermate, la corretta disponibilità di gas e l’assenza di contaminazioni; due condizioni imprescindibili per qualità nel processo di saldatura.

La saldatura robotizzata è un’applicazione adatta alle caratteristiche di un cobot?

Sono due i principali aspetti a cui solitamente si fa riferimento quando si parla di robotica collaborativa: la collaborazione in senso stretto come co-presenza e interazione tra uomo e robot e la facilità di interazione con il robot in termini di semplicità di utilizzo, intuitività, adattatività del robot etc…
Mentre sul primo aspetto requisiti base di sicurezza pongono comunque strette limitazioni quando si parla di processo di saldatura è sul secondo aspetto che c’è grande spazio di manovra. Oltre alla sensoristica già ampiamente citata abbiamo oggi, a esempio come ABB, un dispositivo di manual jogging che consente di posizionare direttamente il braccio robotizzato nei punti desiderati.