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I robot SCARA si attrezzano per le sfide di produzione del futuro

I robot SCARA sul mercato a prezzi accessibili possono aiutare le aziende ad affrontare un'ampia varietà di sfide e continuare a offrire più flessibilità, più performance e maggiore facilità d'uso con ogni nuova generazione.

I robot SCARA si attrezzano per le sfide di produzione del futuro
Macchina SCARA in cella robotizzata mista con trasportatori modulari programmabili.

I robot industriali continuano a consentire alle aziende manifatturiere e logistiche di aumentare la produttività e ridurre i costi, oltre a rendere possibile l'industrializzazione di nuovi prodotti il cui assemblaggio con metodi tradizionali risulterebbe poco pratico o antieconomico. Ogni nuova generazione di macchine sta diventando economicamente più accessibile, più facile da usare, più veloce e più efficiente.

Mentre la pandemia ha sconvolto le tendenze del mercato in tutti i settori, la domanda di robot ha continuato ad aumentare. Uno dei fattori trainanti, è la consapevolezza delle aziende che investire nella robotica è una soluzione per mantenere la capacità produttiva proteggendo i lavoratori dall'infezione. Verosimilmente, continuerà a essere così. Fortune Business Insights ha valutato il mercato totale dei robot industriali in 14,6 miliardi di dollari nel 2020 e per il periodo 2021-28 prevede un CAGR superiore al 10%.

I robot industriali possono avere forme diverse per intervenire in molte attività di vario genere. Da un lato, grandi macchinari progettati per il sollevamento di carichi pesanti e i processi ad alta velocità lavorano in aree alle quali l'accesso umano è limitato per motivi di sicurezza. Dall'altro, robot collaborativi da banco (cobot) coesistono con operatori umani e svolgono attività ripetitive, impegnative o estremamente veloci.

Tra questi due estremi, ci sono i robot costruiti per gestire carichi da pochi grammi a circa 50 kg che automatizzano un'ampia varietà di processi ripetitivi come il recupero, la movimentazione e il posizionamento di oggetti. In genere, gli utenti cercano di aumentare la velocità, l'accuratezza e la ripetibilità o eliminare il contatto umano con prodotti come cibo o materiali sterili. Tra questi, il robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) è ampiamente utilizzato nei progetti di automazione industriale.

I robot SCARA sono una tecnologia matura ed economicamente accessibile. Possono essere installati da soli o in gruppo con altri robot SCARA o robot di altro tipo come robot cartesiani, monoasse e multiasse (figura 1). Inoltre, si abbinano bene ai moduli trasportatori lineari LCMR200 di Yamaha per il trasporto flessibile del semilavorato. A differenza dei tradizionali trasportatori a nastro e a rulli, questi moduli sono programmati e controllati nello stesso modo di altri robot per realizzare una cella robotizzata di assemblaggio completamente integrata e coordinata.

Uno sguardo più da vicino alle ultime generazioni di robot SCARA mostra come queste macchine continuino ad evolversi per soddisfare le esigenze dei sistemi di produzione moderni.

Il vantaggio SCARA
A una prima occhiata, i robot SCARA di oggi possono sembrare poco diversi dalle prime generazioni di macchine. Come i loro predecessori, la caratteristica distintiva è un braccio articolato a 2 collegamenti che opera su un unico piano. Mentre la fantascienza e i primi cobot come il Baxter presentavano forme umanoidi, lo SCARA si è dimostrato costantemente eccellente nell'imitare il braccio umano: può estendersi e ritrarsi, ruotare attorno all'asse sia della "spalla" sia del "gomito", indipendentemente e contemporaneamente. Può spostarsi in un numero infinito di posizioni all'interno dell'inviluppo definito dalla massima estensione dei due collegamenti, e può raggiungere anche recinzioni interne.

Grazie a questa flessibilità, i robot SCARA possono gestire un'ampia gamma di operazioni come la movimentazione di oggetti da una posizione all'altra, il prelievo e la deposizione o il posizionamento di componenti in gruppi assemblati e l'esecuzione di processi come l'avvitamento, l'erogazione e l'incisione.

In più, la flessibilità, l'accuratezza e la precisione estreme sono ulteriori punti di forza che consentono ai robot SCARA di intervenire in attività industriali complesse e fornire una ripetibilità eccezionale. La serie Yamaha SCARA YK-XE economica e ad alte prestazioni che gestisce carichi utili nella classe da 4 kg a 10 kg, comprende modelli con ripetibilità specificata di ±0,01 mm negli assi X, Y e Z e ±0,01° in rotazione. L' YK710XE è un'eccezione. Con il braccio più lungo della serie che raggiunge i 710 mm, ha una ripetibilità di ±0,02 mm negli assi X e Y. L'accuratezza e la precisione di questi robot ne consentono l'applicazione in attività come il posizionamento di minuscoli componenti meccanici tipo piccole molle o rondelle o il prelievo e il posizionamento di componenti elettronici a montaggio superficiale. La loro capacità di carico utile consente inoltre di utilizzarli per il trasferimento o l'assemblaggio di semilavorati pesanti come le parti di automobili.

Sembra il robot perfetto, pronto a trasformare attività banali e ripetitive in processi che possono aiutare le aziende che decidono di investire a distinguersi dalla concorrenza. I robot possono lavorare più velocemente, più a lungo e con meno errori rispetto all'uomo che quindi può destinare le proprie competenze specifiche quali destrezza, problem solving e creatività in maniera più proficua. Ma c'è sempre la possibilità di migliorare le macchine, ad esempio aumentandone la velocità, l'affidabilità e la facilità d'uso.

Controllo di movimento
L'ultima generazione di robot YK-XE SCARA Yamaha è progettata con una nuova testata alleggerita e un controllo avanzato del movimento che garantiscono un'accelerazione più rapida e vibrazioni ridotte. Le strategie di controllo sviluppate da Yamaha per le sue macchine SCARA ottimizzano automaticamente l'accelerazione lineare e angolare tenendo conto dell'orientamento del braccio e dell'inerzia del carico utile per limitare la coppia massima, prevenire vibrazioni eccessive e migliorare la controllabilità. Ciò contribuisce non solo a minimizzare il tempo di ciclo, ma riduce anche le sollecitazioni meccaniche aumentando l'affidabilità.


I robot SCARA si attrezzano per le sfide di produzione del futuro
Robot SCARA dotato di telecamera per sistema di visione iVY2+.

Visione robotica
Grazie alla precisione del controllo di movimento, i robot SCARA aumentano la produttività in numerosi processi industriali. L'integrazione di un sistema di visione estende ulteriormente le applicazioni della macchina abilitando funzioni come il tracciamento del trasportatore, il rilevamento e la compensazione della posizione per migliorare l'accuratezza di processi quali il deposito di adesivo o sigillante sul bordo di un gruppo o l'apposizione di etichette su componenti che potrebbero essere erroneamente posizionati su un supporto.

Il sistema di visione Yamaha RCXiVY2+ (figura 2) è implementato con una scheda di visione, una scheda di illuminazione e una scheda di tracciamento installate nel controller del robot multiasse della serie RCX3. Questo sistema unisce la gestione del controllo del robot, l'elaborazione delle immagini, il controllo dell'illuminazione e l'elaborazione dei dati necessari per il monitoraggio del trasportatore all'interno del programma del robot riducendo significativamente i tempi di configurazione delle apparecchiature.

Il sistema RCXiVY2+ ha una nuova funzione di rilevamento dei blob in grado di riconoscere i pezzi da due a dieci volte più velocemente rispetto alla tecnica di rilevamento dei bordi utilizzata in precedenza. Ciò consente ai robot di gestire il rilevamento, il prelievo e il conteggio ad alta velocità di più articoli di forma e dimensione differente, come alimenti e vestiti.

Software di programmazione
Per supportare la configurazione di un singolo robot o di una cella di assemblaggio, il fornitore mette a disposizione strumenti software con svariate funzioni che semplificano e velocizzano la programmazione e l'impostazione del robot. L'ambiente RCX-Studio 2020 di Yamaha, dotato di strumenti che supportano l'utente a gestire i robot dalla configurazione alla manutenzione, contiene ora procedure guidate per la generazione automatica di applicazioni di esempio. Questi modelli pronti per l'uso aiutano a programmare facilmente azioni comuni come il prelievo e il posizionamento, la pallettizzazione e il monitoraggio del trasportatore, compresi i processi che coinvolgono la visione, senza la necessità di scrivere comandi.

Ci sono altri strumenti, quali un emulatore, un calcolatore del tempo di ciclo e un tracciamento in tempo reale; inoltre, un'altra nuova funzione è il simulatore 3D per il controllo, il debug e l'ottimizzazione dei programmi offline. Gli strumenti disponibili nel simulatore includono la visualizzazione della traiettoria che consente agli operatori di valutare i movimenti del robot e di controllare le interferenze per evitare collisioni con altri robot o periferiche. È possibile simulare e osservare da più punti di vista fino a quattro robot contemporaneamente. Avvalendosi del simulatore, è possibile decidere rapidamente le posizioni dei robot, la sequenza di azioni e le impostazioni ottimali della velocità prima che inizi il vero lavoro di installazione. Questo permette di evitare una grande quantità di costosi tentativi ed errori, in particolare durante l'impostazione di una cella di assemblaggio multi-robot e consente di far partire la produzione più velocemente.

Conclusione
Il robot SCARA è la principale tipologia di robot utilizzata nelle applicazioni industriali, che offre alta velocità e affidabilità oltre a un'eccezionale precisione. Le ultime generazioni continuano a migliorare i parametri di questa serie. Parallelamente alla sempre più diffusa presa di coscienza dei vantaggi economici dell'automazione, le aziende che intendono implementare la robotica nei propri processi industriali hanno una scelta più ricca e diversificata che mai. SCARA continua a evolversi con nuove generazioni di prodotti più avanzati per offrire una gamma economicamente più praticabile e accessibile con funzioni nuove, tempi di ciclo più rapidi e maggiore precisione, nonché affidabilità e facilità d'uso e programmazione.

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