Pick & place per il packaging

Negli ultimi anni la manipolazione robotizzata ha avuto una grande diffusione e, soprattutto nei processi di confezionamento, gioca ormai un ruolo determinante, a sostegno delle velocità operative e della flessibilità degli impianti. K.L.A.IN.robotics, distributore dei robot Veltru, mette in mostra esperienza e soluzioni a Ipack-Ima (Hall 7 - Stand D122).

Un numero sempre maggiore di impianti di produzione utilizza linee integrate a elevato contenuto di automazione industriale, e questo anche in funzione delle possibilità offerte attualmente dalla meccatronica. I robot a cinematica parallela, come i robot Delta di Veltru distribuiti in Italia da K.L.A.IN.robotics (1) assicurano un’elevata produttività nella movimentazione di componenti leggeri in svariati settori, come il food, il cosmetico-farmaceutico, l’industria meccanica. Tantissimi gli esempi applicativi nel settore del packaging, dove il prelievo individuale di ogni singolo prodotto permette l’alimentazione random di prodotti nel processo di confezionamento.

Focus sul sistema di presa
Mentre il robot è un dispositivo standard, chiave di volta di ogni applicazione è spesso il gruppo di presa. Per poter utilizzare le dinamiche di un Delta Robot, che raggiunge fino a 100 m/s^ 2 d’accelerazione, è necessario che il prodotto sia tenuto in presa molto saldamente. Tuttavia è fondamentale non danneggiare i prodotti, che possono essere delicati come il cioccolato e i biscotti, o che tendono addirittura a macchiarsi se non vengono maneggiati in modo adeguato.
Allo scopo di ridurre il rischio specifico del progetto e per avere parti di ricambio sempre disponibili, vengono utilizzati spesso dei moduli standard disponibili sul mercato, personalizzati da Veltru.
Per raggiungere tempi di manipolazione molto brevi, la maggior parte delle applicazioni utilizza pinze con tecnologia del vuoto per afferrare il prodotto, e un soffio in pressione per avere la certezza che il prodotto venga rilasciato in deposito.
VELTRU offre al proposito un’ampia gamma di alimentatori rotanti che permettono il passaggio della pneumatica, mantenendo la possibilità al 4° asse di ruotare liberamente senza limitazioni.

Le opzioni standard comprendono i sistemi tipo Venturi con produzione di vuoto integrata e soluzioni per la creazione di vuoto tramite pompe con turbine a canale laterale per flussi di grande portata e pompe rotative per livelli elevati di portate (2).
Nel caso di applicazioni dove sia richiesta grande flessibilità, un sistema di connessioni veloci permette un cambio pinza rapido senza ulteriori operazioni di set-up. Se richiesto dall’utilizzatore, Veltru può anche fornire i sistemi di presa solitamente basati su processi di produzione aggiuntivi, per garantire la totale flessibilità e velocità di fornitura a prezzi contenuti, anche in piccoli lotti.
È possibile fornire anche ventose personalizzate o altri componenti in silicone, se necessario. Le applicazioni standard per questi tipi di ventose si utilizzano in genere nella manipolazione di cioccolatini delicati (3) o biscotti con decorazioni, dove una ventosa tradizionale con tutta probabilità potrebbe lasciare segni o danni.

Molti integratori hanno cercato di migliorare il volume di produzione del robot utilizzando strategie multi-prelievo. In tal modo, il robot preleva i prodotti uno dopo l’altro prima di depositare un lotto completo nell’imballaggio (4).
Il problema principale è, di solito, evitare collisioni tra i prodotti già prelevati e quelli ancora sul nastro trasportatore.
Le soluzioni tradizionali sono solite sollevare i prodotti con sistemi pneumatici singoli. Queste soluzioni meccaniche aumentano il peso e l’usura del sistema, riducendo le accelerazioni applicabili al robot.

Uno dei vantaggi garantiti dal robot Veltru è di evitare tali collisioni grazie al software, che permette soluzioni meccaniche molto più semplici seppur con l’utilizzo di comuni ventose (5).
Un’altra interessante strategia consiste nell’impilare i prodotti all’interno di una pinza a campana sagomata con un grande ventilatore. Soprattutto i prodotti piatti e molto leggeri con una forma costante, possono essere maneggiati efficacemente. Per applicazioni con requisiti igienici elevati, i tubi del vuoto integrati nei tradizionali Delta Robot spesso sono un problema serio: piccoli pezzi di prodotto potrebbero venire risucchiati e, in parte, depositarsi sulle pareti dei tubi o contaminare il generatore di vuoto. E mentre le particelle possono essere filtrate, acqua o altri liquidi con piccoli corpuscoli troveranno sempre una via d’uscita. Per questo tipo di applicazioni possono essere utilizzate pinze con dita meccaniche, tipicamente con attivatore pneumatico. In alternativa, Veltru può offrire generatori del vuoto singoli da installare sulla pinza, limitando il rischio di contaminazione dal sotto sistema alla pinza.
Indipendentemente dalla strategia di prelievo, è sempre importante garantire un’alimentazione ottimale dei prodotti prima della presa da parte del robot. Il Veltru C10 Motion Controller è offerto con un codice sorgente Template Application, che include le funzioni per gestire il flusso dei prodotti. Il robot deve sempre avere prodotti da prelevare e depositare, per evitare i tempi d’attesa che riducono il volume produttivo e l’efficienza dell’applicazione.

Il design della pinza è fondamentale e spesso definisce la produttività del singolo robot, soprattutto nella gestione non uniforme di prodotti delicati come quelli alimentari.
Sebbene ogni prodotto sia diverso e richieda un approccio specifico per la presa ottimale, utilizzando sistemi di presa standard si riducono ovviamente i rischi e i tempi di realizzazione di tali soluzioni. Il successo del risultato è garantito da una stretta collaborazione tra il cliente finale - solitamente esperto del comportamento individuale dei suoi prodotti - l’integratore o costruttore della macchina e Veltru: fornitore di soluzioni di ampio respiro e, quindi, molto più che di semplici robot.

L’offerta in pratica
I robot Delta sono robusti e richiedono poca manutenzione. Nelle installazioni standard, in genere, vengono richiesti piccoli aggiustamenti meccanici mentre si demanda al software la grande flessibilità: questo riduce il rischio degli investimenti, dal momento che le installazioni possono essere riconfigurate in un secondo momento, se necessario, al cambio prodotto.
K.L.A.IN.robotics offre una gamma di robot a cinematica parallela a 2 e 4 assi, che vanno dal D8 con area di lavoro di 800 mm di diametro e 210 mm di altezza fino al D12H con area di lavoro di 1200 mm di diametro fino a 450 mm di altezza nel centro dell’area di lavoro. Quest’ultimo ha una corsa sufficiente da permettere anche il confezionamento nell’imballaggio secondario. Tutti i robot sono ad alta efficienza e hanno un consumo medio di soli 0.5 kW circa. La struttura leggera - il D8 pesa solo 45 kg - semplifica la progettazione del telaio di supporto. Qualora il cliente lo richieda, l’azienda di Schaffausen offre anche un supporto specifico di ingegneria e progettazione per lo sviluppo dell’applicazione e, dove necessario, anche per il sistema di visione Veltru.