La produzione industriale di utensili da taglio richiede soluzioni di marcatura che combinino velocità, precisione e flessibilità operativa. Quando i volumi di produzione sono elevati e la varietà dimensionale degli utensili è significativa, i sistemi di marcatura tradizionali mostrano i loro limiti in termini di produttività e capacità di gestione della complessità.
La risposta a queste esigenze arriva da una soluzione integrata che combina tecnologia laser a fibra, automazione robotica e software personalizzato in un sistema progettato specificamente per il settore degli utensili da taglio. TowerTool rappresenta una stazione di marcatura laser completamente automatizzata, sviluppata per gestire utensili con lunghezze variabili da 40 a 370 mm e diametri da 4 a 25 mm, mantenendo elevati standard di qualità e tracciabilità.
Il Cuore del Sistema: Integrazione tra Laser e Robotica
Il sistema si basa su un’architettura che integra un laser a fibra con potenze configurabili da 20 a 200W con un braccio robotico industriale posizionato centralmente nella cabina di lavoro. La scelta della potenza laser dipende dalle specifiche applicazioni: le configurazioni più comuni utilizzano sorgenti da 30 a 50W, che rappresentano il miglior compromesso tra velocità di marcatura, qualità del risultato e costi operativi per la maggior parte degli utensili in metallo duro e acciaio rapido.
Il posizionamento centrale del robot garantisce la massima flessibilità di movimento e il raggiungimento ottimale di tutti i punti di carico sui pallet. La testa di scansione laser montata a 90° permette di marcare lungo il gambo dell’utensile o sulla base dello stesso, ma la vera versatilità del sistema risiede nella capacità del robot di orientare l’utensile con angolazioni variabili da 0° a 90°, rendendo possibile la marcatura su qualsiasi superficie dell’utensile mantenendo sempre il fascio laser perpendicolare alla superficie di lavoro.
Capacità Produttiva: Fino a 1000 Pezzi in Autonomia
La produttività di TowerTool rappresenta un salto qualitativo rispetto ai sistemi di marcatura manuale. Il sistema è progettato per ospitare fino a 4 pallet simultaneamente: due pallet carichi di utensili da marcare e due pallet vuoti per lo scarico dei pezzi lavorati. Questa configurazione permette di marcare in completa autonomia fino a 1000 pezzi per ciclo, con la capacità effettiva che varia in funzione delle dimensioni degli utensili e della densità di carico sui pallet.
Il ciclo completamente automatizzato elimina i tempi morti tra un pezzo e l’altro: mentre il laser sta marcando un utensile, il sistema è già pronto a prelevare il successivo. La combinazione di movimentazione rapida e laser ad alta potenza permette di processare centinaia di utensili per turno di lavoro, mantenendo costante la qualità di ogni singola marcatura.
Una volta caricati i pallet, l’operatore può dedicarsi ad altre attività mentre la macchina lavora in completa autonomia per ore. Questa configurazione permette di mantenere la produzione attiva per periodi prolungati, massimizzando l’utilizzo dell’impianto e liberando risorse umane per attività a maggior valore aggiunto.
Costruzione Meccanica: Struttura in Acciaio Saldato, Disteso e Fresato
La robustezza meccanica di TowerTool è l’elemento che distingue realmente il sistema. La struttura completamente realizzata in acciaio saldato rappresenta il cuore ingegneristico del sistema, progettata e costruita internamente per garantire rigidità, precisione e affidabilità nel tempo.
Il processo costruttivo segue una metodologia rigorosa in tre fasi. Nella prima fase, i componenti in acciaio vengono saldati tra loro per creare il telaio portante. La saldatura, se non trattata, introduce tensioni interne nel materiale che potrebbero causare deformazioni nel tempo. Per questo motivo, nella seconda fase, il telaio saldato viene sottoposto a distensione termica, un trattamento che rilascia completamente le tensioni interne attraverso cicli controllati di riscaldamento e raffreddamento.
Solo dopo la distensione, nella terza fase, la struttura viene lavorata meccanicamente mediante fresatura CNC delle superfici di riferimento. Questo processo garantisce tolleranze dimensionali ristrette e planarità delle superfici di montaggio, elementi fondamentali per mantenere la precisione dei movimenti e la ripetibilità delle operazioni di marcatura.
A differenza delle strutture in profili di alluminio assemblati con bullonature, il telaio saldato in acciaio offre rigidità torsionale e flessionale molto superiore. Questa rigidità è fondamentale per assorbire le sollecitazioni dinamiche generate dai movimenti rapidi del robot e per mantenere inalterate le condizioni di lavoro anche dopo migliaia di ore operative.
La massa della struttura in acciaio contribuisce inoltre all’assorbimento delle vibrazioni, garantendo stabilità durante le accelerazioni e decelerazioni del braccio robotico. Questo si traduce in maggiore precisione di posizionamento e, conseguentemente, in qualità superiore della marcatura.
Precisione nei Dettagli Meccanici
Oltre al telaio principale, tutti i componenti di movimentazione sono selezionati per garantire prestazioni industriali di alto livello. Le guide lineari Bosch Rexroth e le viti a ricircolo di sfere di alta precisione assicurano movimenti fluidi e ripetibili per l’eventuale asse Z motorizzato.
Le viti a ricircolo di sfere sono prive di gioco assiale e montate con doppio cuscinetto sul lato ingranaggi per garantire maggiore velocità di rotazione e rigidità radiale elevata. Questo assemblaggio permette di essere due volte più veloci rispetto a configurazioni standard, aumentando il fattore di rigidità radiale da 12,1 a 18,9.
Tutti i motori sono equipaggiati con encoder integrati da 2048 impulsi per rivoluzione che permettono il controllo preciso della posizione in tempo reale. La marcatura inizia solo quando tutti gli assi hanno raggiunto la posizione corretta, evitando errori dovuti a posizionamenti imprecisi. Tutti i componenti di fissaggio sono realizzati in acciaio inox, garantendo durabilità e resistenza alla corrosione anche in ambienti produttivi impegnativi.
Robotica Industriale Integrata
Il sistema integra bracci robotici di produttori industriali come ABB, selezionati per affidabilità, precisione e velocità di esecuzione. Il robot gestisce simultaneamente il prelievo, il posizionamento davanti al laser e la manipolazione dell’utensile per marcare su superfici diverse, tutto con movimenti fluidi e coordinati che minimizzano i tempi ciclo.
La scelta di robotica industriale garantisce ripetibilità dei movimenti essenziale quando si lavora con tolleranze di marcatura ristrette, permettendo di orientare l’utensile con precisione per marcature su angolazioni variabili da 0° a 90°.
Gestione della Variabilità Dimensionale
Una delle sfide principali nella marcatura automatizzata di utensili da taglio è la notevole variabilità dimensionale tra diversi prodotti. TowerTool affronta questa problematica attraverso un sistema di pinza con dita intercambiabili automaticamente, che permette al robot di adattarsi a utensili di diametri differenti senza intervento manuale.
La pinza afferra gli utensili dal gambo, evitando qualsiasi contatto con il tagliente e prevenendo danni alla parte attiva dell’utensile. Il cambio automatico delle dita consente di gestire lotti misti senza interruzioni, mantenendo elevata la produttività anche con frequenti cambi prodotto.
Flessibilità di Marcatura Multi-Posizione
La capacità del robot di orientare l’utensile con angolazioni variabili da 0° a 90° offre completa versatilità nell’applicazione delle marcature. Il sistema può marcare verticalmente lungo il gambo, orizzontalmente sulla base, o con qualsiasi angolazione intermedia richiesta dall’applicazione. La manipolazione robotica garantisce che l’utensile sia sempre posizionato alla corretta distanza focale dal laser, indipendentemente dalla geometria o dalle dimensioni.
Per applicazioni che richiedono marcature a diverse altezze, il sistema può essere equipaggiato con un asse Z motorizzato completamente programmabile dal software, che coordina i suoi movimenti con il braccio robotico per marcature su più livelli senza necessità di riposizionamenti manuali. L’asse Z è costruito con doppio profilo per massimizzare la rigidità e utilizza una vite trapezoidale che previene la caduta in caso di perdita di coppia del motore.
Verifica Qualità Integrata
La presenza della marcatura viene verificata automaticamente attraverso un sistema di visione TTL (Through The Lens) integrato direttamente nella testa di scansione laser. Questa soluzione elimina la necessità di movimenti aggiuntivi del robot o della testa laser per l’ispezione, riducendo il tempo ciclo complessivo.
Il sistema utilizza tecnologia OCR per riconoscere una porzione della marcatura e confermare la presenza del codice. Un’illuminazione specifica studiata per prevenire riflessi sulla superficie metallica degli utensili garantisce condizioni ottimali per il riconoscimento, aumentando l’affidabilità del controllo qualità e contribuendo alla produttività complessiva eliminando i tempi di ispezione manuale.
Software Personalizzato per l’Industria 4.0
Il controllo dell’intero sistema avviene attraverso un’interfaccia software personalizzabile in base alle specifiche esigenze del cliente. Il software gestisce simultaneamente i 4 pallet caricati sulla macchina, visualizzando per ciascuno le informazioni essenziali: tipo di prodotto, identificativo del pallet, numero totale di pezzi da marcare, possibilità di selezionare righe e colonne specifiche nel caso di marcatura parziale.
L’applicazione può ricevere i dati di marcatura da diversi tipi di connettori (SQL, Oracle, XML, CSV, file di testo) e utilizzarli per popolare automaticamente i layout contenenti campi dinamici. Un database SQL Express locale registra un log completo delle operazioni, accessibile dal cliente tramite connessione ODBC o semplici fogli di calcolo Excel.
Il sistema è predisposto per l’interfacciamento con sistemi IT aziendali come ERP o MES attraverso protocolli di comunicazione standard (incluso OPC-UA), permettendo una completa integrazione nell’ambiente Industria 4.0. Il monitoraggio completo degli I/O e delle funzioni macchina permette al personale di manutenzione di accedere a tutte le informazioni critiche in caso di anomalie, riducendo i tempi di fermo e mantenendo alta la produttività.
Automazione del Flusso Produttivo
Il ciclo operativo è stato progettato per minimizzare i tempi di inattività e massimizzare l’autonomia del sistema. L’operatore carica fino a quattro pallet su un tavolo scorrevole manuale che si estrae completamente dalla cabina per facilitare le operazioni di carico e scarico: due pallet completi di utensili da marcare e due pallet vuoti destinati a ricevere gli utensili lavorati.
Una volta avviato il ciclo, la porta pneumatica si chiude automaticamente e il sistema inizia a lavorare in modo completamente autonomo. Il braccio robotico preleva ciascun utensile dal pallet di carico, lo posiziona davanti alla testa laser con l’angolazione richiesta mantenendo la corretta distanza focale, esegue la marcatura nelle posizioni programmate, verifica la qualità tramite sistema di visione, e infine deposita l’utensile marcato nel pallet di scarico seguendo traiettorie prefissate.
Ogni posizione di prelievo nel pallet di carico corrisponde a una specifica posizione di deposito nel pallet di scarico, garantendo completa tracciabilità del processo. Il sistema è progettato per utilizzare i pallet esistenti del cliente, semplificando l’integrazione nella linea produttiva esistente senza necessità di investimenti aggiuntivi in attrezzature dedicate.
Integrazione nella Produzione Esistente
La possibilità di utilizzare i pallet esistenti del cliente rappresenta un vantaggio significativo per l’integrazione del sistema TowerTool in linee produttive già operative. Il tavolo di lavoro viene personalizzato per accogliere pallet di diverse dimensioni, evitando investimenti aggiuntivi in attrezzature dedicate e semplificando la logistica dei materiali.
Il sistema di assistenza remota preinstallato (TeamViewer o altri software secondo le preferenze del cliente) permette interventi rapidi di supporto tecnico, riducendo i tempi di fermo macchina e garantendo continuità operativa.
Gestione dell’Aspirazione e dell’Ambiente di Lavoro
Un sistema di aspirazione con filtro a tre stadi integrato nella base della macchina garantisce un ambiente di lavoro pulito. La pompa a canali laterali con struttura in alluminio pressofuso assicura un elevato flusso d’aria, mentre il sistema di filtrazione combina elementi HEPA H14 e carbone attivo per rimuovere microparticelle e odori. L’integrazione completa del sistema di aspirazione nella base macchina elimina la necessità di attrezzature esterne ingombranti, ottimizzando lo spazio in produzione.
Sicurezza e Conformità Normativa TowerTool è un sistema laser di Classe I, progettato secondo la categoria di sicurezza PL. La porta pneumatica frontale è equipaggiata con bordo sensibile che rileva eventuali ostacoli durante la chiusura, mentre barriere di sicurezza luminose garantiscono la protezione dell’operatore. Il controllore Siemens S1200 gestisce tutte le funzioni di sicurezza, con relè specifici e circuiti a doppio contattore.
