Flessibilità ancora maggiore con il robot di carico

I sistemi robotici compatti sono ideali per le operazioni di carico e scarico ad ingombro ridotto di torni e fresatrici CNC. Dalla Foresta Nera, Armbruster GmbH mostra come in questo settore, in collaborazione con Halter CNC Automation, si aprano nuovi potenziali.

L’azienda a conduzione familiare Armbruster con sede a Steinach, a circa 20 km a sud-est di Offenburg, si è specializzata nella realizzazione di prodotti complessi e di alta qualità, come componenti per le tecnologie mediche e l’industria, impiegando 130 collaboratori. La gamma di servizi va dalla tornitura, fresatura e tornio-fresatura fino alla lavorazione delle superfici e al montaggio, passando per l’erosione. Grazie al moderno parco macchine, su un’area di ca. 2500 m² vengono lavorati materiali per lo più difficili, come acciai inossidabili, titanio, materie plastiche ad alte prestazioni e materiali speciali, in lotti da 1 a 1000 pezzi.

Livello di automazione elevato con qualche eccezione
A distinguere l’azienda ormai da molto tempo è un elevato livello di automazione. “Il reparto di fresatura è completamente automatizzato, i sistemi di erosione solo in parte. Abbiamo inoltre automatizzato la lavorazione da barra nel reparto di tornio-fresatura. A costituire un’eccezione fino a questo momento erano le macchine con mandrino portautensili, che dovevamo caricare e scaricare manualmente”, dichiara Florian Schätzle, caposquadra dell’assistenza per la lavorazione con asportazione di truciolo da Armbruster.

L’azienda pertanto ha deciso di investire in un robot di carico di Halter CNC Automation, più precisamente in un Halter Universal Premium 35, che è stato integrato in una macchina esistente nell’estate del 2021.

“Sul centro di tornitura e fresatura tipo Mazak Integrex i200 vengono lavorati principalmente diversi componenti flangiati e barre lunghe in acciaio. In questo caso i pezzi grezzi hanno un diametro compreso tra 70 e 220 mm e altezze che vanno da 30 a 70 mm e lunghezze fino a 450 mm per quanto riguarda il materiale delle barre”, afferma Sebastian Ringwald, caposquadra tornitura.

Soluzione compatta per un’ampia gamma di pezzi
Halter Universal Premium 35 è ideale per una gamma di pezzi di questo tipo, poiché questa cella robotizzata compatta e versatile per torni e fresatrici CNC è progettata per operazioni di carico e scarico automatiche di pezzi a simmetria di rotazione e prismatici, nonché per alberi lunghi. A tale scopo sono disponibili i sistemi di presa pezzo più diversi, tra cui cosiddette piastre a griglia come buffer componenti di diversa capacità. Mentre sul lato anteriore il robot dotato di doppia pinza carica una macchina o estrae i pezzi finiti, sul lato posteriore il sistema può essere ricaricato con nuovi pezzi grezzi, senza interrompere la produzione in corso.

Lunghezza ore di produzione automatizzata
“Dai pezzi tondi con un diametro fino a 80mm otteniamo fino a 34 pezzi su ciascun lato di una piastra a griglia, quindi 68 pezzi in totale. Nel caso dei semifiniti con diametri maggiori, fino a 250 mm, la capacità del buffer componenti è sufficiente per 6 pezzi in totale”, dice Sebastian Ringwald. I tempi di lavorazione per singolo pezzo con questi componenti oscillano fra i 60 e i 150 minuti, per cui sono possibili tempi di produzione automatizzata parzialmente più lunghi già durante i turni regolari (la produzione avviene su tre turni), senza la presenza fissa di un collaboratore alla macchina. Con risultati di questo genere l’azienda avrebbe già potuto essere soddisfatta. Ma non lo era.

Maggiore potenziale per tempi di carico più lunghi
Dichiara in proposito Florian Schätzle: “Fin dall’inizio volevamo ottenere una flessibilità di produzione elevata con la cella robotizzata e a tale proposito, soprattutto per quanto riguarda la capacità del buffer pezzi, abbiamo individuato ulteriori potenziali nei tempi di carico, che superano la funzionalità effettiva del sistema.”

Il piano originale: la creazione di un buffer componenti aggiuntivo tramite un tavolo fisso posizionato direttamente accanto alla cella robotizzata, sul quale avrebbero dovuto essere depositati i pezzi finiti. “Poi ci è venuta l’idea di sfruttare questa modalità anche per caricare con i pezzi la macchina”, continua Florian Schätzle.

È stata la stessa Armbruster a produrre le piastre a griglia necessarie a tale scopo. Dell’aggiornamento della programmazione del robot per questa manipolazione dei pezzi specifica si è occupata Halter CNC Automation. “L’operazione ha richiesto poco tempo e non è stata un problema: infatti hanno sempre ascoltato le nostre proposte e le hanno realizzate in modo tale da trasformarle in soluzioni effettivamente praticabili”, ritiene Sebastian Ringwald.

Produzione non presidiata per tutto il fine settimana
Il carico del Mazak Integrex i200 avviene primariamente tramite il buffer componenti sul tavolo, sul quale vengono anche depositati i pezzi finiti. Una volta esaurito questo buffer, il robot, in presenza di un numero di pezzi sufficiente per ciascuna operazione di produzione, si dirige verso la sua piastra a griglia interna e inizia con le operazioni di carico e scarico.

“Questa strategia ci consente di aumentare in modo flessibile la quantità di componenti presenti nel processo di automazione per la lavorazione e di estendere considerevolmente i tempi di carico. Uno degli obiettivi centrali in questo caso è di fornire al robot anche nel fine settimana una quantità di materiale tale da consentire alla macchina di continuare a lavorare ininterrottamente dal pomeriggio del sabato all’inizio del turno il lunedì”, dichiara Sebastian Ringwald.

Più flessibilità anche con tempi di lavorazione brevi
In questo modo, grazie alla nuova soluzione è possibile, per esempio, aumentare la quantità dei pezzi per i componenti flangiati con un diametro superiore a 200 mm, passando dai precedenti 6 componenti nel buffer della cella robotizzata ad altri 16, per un totale di 22 pezzi. Secondo Florian Schätzle, il miglioramento si vede anche con gli alberi lunghi, dai quali si producono più componenti singoli: “Anche se attualmente gli alberi costituiscono solo una piccola quota della produzione con il centro di lavoro Mazak, grazie al tavolo siamo molto flessibili, nonostante i tempi di lavorazione relativamente brevi, in questo caso, e riusciamo ad ottenere tempi di produzione non presidiata più lunghi, se necessario.”

Un chiaro guadagno di produttività
Le esperienze fatte finora con la soluzione automatizzata sono estremamente positive, come conferma Florian Schätzle: “ I collaboratori hanno capito che il robot consente un alleggerimento del lavoro, soprattutto perché ora riescono a suddividere meglio il loro orario di lavoro, per es. per controllare la qualità dei pezzi finiti, senza dover essere presidiare continuamente il centro di lavoro Mazak per evitare fermi macchina. Oltre a questo pianifichiamo la produzione in modo che le macchine funzionino durante il fine settimana. Per le macchine con mandrino portautensili questo è sempre stato un problema, ma ora con Halter Universal Premium lo abbiamo risolto.”

Un investimento in riprogrammazione mirata che conviene
Ma prima di raggiungere questo traguardo, è stato necessario investire ancora nelle tempistiche, come sottolinea Sebastian Ringwald: “Abbiamo dovuto ripensare come produrre con effettiva sicurezza di processo l’intera gamma di componenti, per es. per garantire una lunga vita utile di utensili o inserti, indispensabile per una produzione non presidiata per lungo tempo