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Un cuore robotico per marcare motori

LASIT ha di recente realizzato un sistema robotizzato per la marcatura delle fusioni dei blocchi motore che vede un robot antropomorfo a 6 assi ABB cuore pulsante del ciclo di funzionamento integrato della cella.

La marcatura e l’incisione sono tra le applicazioni laser più diffuse in ambito industriale.

Un cuore robotico per marcare motori - LASIT

Un panorama che dal 1990 vede LASIT tra le indiscusse protagoniste del mercato, con oltre duemila clienti in tutto il mondo e centinaia di modelli sviluppati,dal semplice marcatore laser da banco per piccole serie fino ad arrivare a sistemi molto complessi e completamente automatizzati,costruiti nel rispetto specifiche esigenzedei clienti. È per esempio il caso del sistema di marcatura robotizzato delle fusioni dei blocchi motore che l’azienda campana ha recentemente
realizzato in partnership con ABB Robotica fornitrice del robot antropomorfo a 6 assi integrato nella cella.

“La macchina proposta permetteva di realizzare qualsiasi combinazione grafica, inclusi codici a barre e/o codici bidimensionali quali il Data Matrix o QR Code” spiega Giò Ievoli di LASIT. “Dalla nostra esperienza ritenemmo che era più conveniente marcare il Data Matrix e questo sia per la velocità di esecuzione sia per la robustezza nella lettura. I vantaggi sono, infatti, una maggiore robustezza perché questo codice si legge anche con un danneggiamento parziale della matrice e/o basso contrasto oltre che la possibilità di contenere molte più informazioni”.

Marcatura con robot a 6 assi

L’epicentro della macchina è costituito da una cella, interamente in acciaio saldato, che sostiene il robot antropomorfo ABB a 6 assi, al cui polso è fissata la testa di scansione laser, la telecamera e il misuratore di distanza oltre che il condotto di aspirazione fumi. La cella è attraversata da un triplo shuttle di alimentazione (dx e sx e centrale) che costituisce il sistema di trasporto delle fusioni all’interno della cella di marcatura. Si tratta di assi azionati da servomotori con cremagliere. Ciascuna piattaforma dello shuttle è rivestita di polizene e non richiede nessuna specializzazione poiché è il sistema di visione che riconosce i particolari e provvede a oggettivarli generando un allarme in caso di incongruità. Questo è basato su di una telecamera al centro della cella di marcatura che inquadra tutto il campo di lavoro. Ha lo scopo di verificare la congruenza fra il codice impostato e la fusione sul piano di carico e di individuarne il centro e l’angolazione rispetto al modello predefinito. Queste informazioni servono al sistema di controllo per orientare il laser che è montato sul polso del robot.

Un cuore robotico per marcare motori - LASIT

Il sistema di visione per il riconoscimento dell’area di marcatura è costituito da una telecamera solidale alla testa di marcatura che identifica il rettangolo predisposto sulla fusione (e/o altri punti notevoli) dove avrà luogo la marcatura e orienta la marcatura stessa così da averla perfettamente allineata. Un’altra telecamera Cognex specializzata esegue poi la lettura e la verifica dei codici Data Matrix. È invece un telemetro laser che misura la distanza e l’orientamento del piano di marcatura così da garantire la perfetta messa a fuoco.

Funzionamento dell’impianto automatico di marcatura

L’impianto è fornito “chiavi in mano” comprensivo dei 3 banchi di finitura con piano forato e plenum per l’aspirazione e filtraggio dei fumi, seppur modesti, della marcatura. Su ciascun banco è prevista una parte dello stesso mobile (shuttle) che, una volta caricata la fusione, viene automaticamente trasportata nella cella di marcatura non appena questa è libera. Lo shuttle non richiede nessuna attrezzatura di oggettivazione poiché è il sistema di visione a verificare la congruenza del codice con il particolare e a centrare la marcatura. Al termine della marcatura, lo shuttle viene riportato al banco e l’operatore può scaricarlo e caricare il pezzo successivo.

Un cuore robotico per marcare motori - LASIT

Cuore del sistema di marcatura è il robot ABB (20 kg al polso versione fonderia) che, montato a “testa in giù” al soffitto della cella di marcatura permette, con i suoi 6 assi, di raggiungere qualsiasi posizione sui 5 lati esposti della fusione assicurando la massima flessibilità sia per la marcatura dei codici esistenti ma, soprattutto, anche per i nuovi codici che saranno progettati. Lo shuttle consiste in una piattaforma mobile che si inserisce perfettamente a filo con il banco di sbavatura realizzando una superficie continua sulla quale l’operatore può comodamente lavorare. La piattaforma ha due bordi fissi in polizene (lato sx e lato interno) e due bordi mobili (lato frontale e lato dx) (opzionali) che vengono estratti con un cilindro pneumatico poco prima del movimento dello shuttle così da prevenire il rischio di caduta della fusione. Lo shuttle si muove su guide Star Rexroth a circolo di sfere protette contro la polvere e montate “a testa in giù” al di sotto del profilo così da prevenire ulteriormente la contaminazione dovuta a residui di sabbia ed è azionato da un servomotore con cremagliera rettificata.

Riconoscimento e orientamento della fusione

Una volta che la fusione viene portata nella cella di marcatura dal sistema shuttle una telecamera fissa posta in alto al centro del volume di marcatura inquadra la fusione mentre il software di riconoscimento provvede a oggettivare la congruenza fra il codice programmato e quello effettivamente in macchina. Questa operazione dura poche decine di millesimi di secondi. Una volta oggettivato il codice, le coordinate del centro della fusione e il suo angolo sono utilizzate per poter correggere i valori di posizionamento degli assi e dunque della marcatura.

Nel caso in cui la fusione sia stata mal disposta, per esempio non allineata sulle spine oltre un angolo limite che comprometterebbe la marcatura o semplicemente poggiata ribaltata o ruotata di 180° viene generato un allarme sonoro e la fusione è portata fuori della macchina per poter essere correttamente posizionata dall’operatore. La macchina, se connessa a un SMTP server, può automaticamente inoltrare una email a indirizzi da definire con indicazione dell’anomalia.

Inoltre, come detto, al fine di ottenere la marcatura perfettamente centrata e allineata con i bordi del rettangolo, ricavato nella fusione, dove è prevista la marcatura, LASIT ha previsto un secondo sistema di visione solidale alla testa di scansione laser. Dunque questo sistema è spostato dal robot in modo da inquadrare esattamente la zona di marcatura. Le informazioni sul centro del rettangolo di marcatura e il suo angolo sono utilizzate dal software per correggere posizione e angolo del disegno in tempo reale e ottenere così un perfetto allineamento. La tecnologia Reflex proposta da LASIT protegge la telecamera da contaminazione e dalle riflessioni del laser assicurando un funzionamento accurato e affidabile. “Abbiamo verificato, con prove di laboratorio – spiega nuovamente Ievoli – che la tolleranza di messa a fuoco è di ±3 mm. Ciò nonostante, la misura della distanza di messa a fuoco e la conseguente correzione muovendo i 6 assi contribuisce a garantire risultati sempre perfetti anche in presenza si forti disallineamenti. Il calcolo dell’orientamento del piano da marcare avviene attraverso la misura di almeno tre distanze di messa a fuoco in tre punti distanti fra loro.

All’interno della cella di marcatura abbiamo inoltre previsto di installare un sistema di videosorveglianza che registra tutte le attività in modo da poter risalire alle cause in caso di malfunzionamento del sistema (errata lettura del sistema di visione, particolare caricato in modo errato, errore del robot, collisioni etc.). Il sistema ha un registratore digitale ed è interfacciato con il PC di gestione della cella. Infine, l’nterfacciamento con MES permette alla macchina di dialogare con il sistema di tracciabilità della produzione del cliente”.

Pubblicato il: 3 aprile 2016

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