Salmon alla Demaurex Salmon at Demareux A Losanna, per vedere un robot parallelo e riflettere sul rapporto università/industria. In Lausanne, seeing a parallel robot and pondering the meaning of university/industry relations. Scommettere sull'innovazione Betting on innovation Clienti e fornitori di Europoligrafico si sono confrontati sulle evoluzioni del general packaging. Customers and suppliers of Europoligrafico met to discuss developments of the general packaging. Vince l'automazione Automation wins Per aumentare l’efficienza delle linee produttive del Gatorade, PepsiCo si è affidata ad Auteco e Rockwell Automation. To increase the efficiency of their Gatorade production lines, PepsiCo has called Auteco and Rockwell Automation. News ROBOT PARALLELI Una visita alla sede della Demaurex nei pressi di Losanna “vale il viaggio”, come direbbe la guida Michelin rossa! Infatti, in mezza giornata, non solo si riesce a vedere un prodotto interessante ma si è “naturalmente” portati a fare alcune considerazioni sul significato del rapporto università/industria e su come si possa produrre in Svizzera, senza emigrare all’Est… Losanna ha avuto, si può dire da sempre, non una vera università ma quella che modestamente era chiamata École Politechnique: gestita localmente, solo di recente è diventata un’università amministrata dal governo federale, che l’ha acquisita dal governo cantonale. L’École Politechnique non ha goduto di fama mondiale nella ricerca pura, in compenso, nel tempo, ha sviluppato rapporti strettissimi con l’industria locale. Ha quindi compreso, con largo anticipo sui tempi, che poteva esserci un ampio spazio di innovazione incrociando i saperi del montaggio degli orologi, della micromeccanica, della meccatronica e della robotica. All’inizio degli anni ’70 nasceva così il centro di “micromeccanica“, sotto la guida del professor Burckartdt, che si dedicava alla realizzazione di robot di montaggio di piccola taglia e allo studio di soluzioni innovative. La filosofia del centro era molto semplice: acquisire (e trasmettere) solo la teoria indispensabile, formare personale con conoscenze interdisciplinari per costruire prototipi completi, da sperimentare e, successivamente, “dimostrare”. In pochi anni, e prima ancora che il termine venisse coniato, il centro ha sfornato decine di “veri” tecnici “meccatronici”, oltre a una mezza decina di prototipi di robot per manipolazioni leggere. Tra le molte soluzioni messe a punto presso l’École, ricordiamo uno dei primissimi robot paralleli, sviluppato dal professor Reymond Clavel e subito coperto da vari brevetti, così da tutelarne il valore di avanguardia tecnologica. Come nasce un’impresa Quando alla fine degli anni ’70 il giovane Olivier Demaurex presentò la sua tesi di PhD (avendomi come correlatore!), si trovava nelle condizioni ideali per avviare una nuova impresa: aveva un background tecnico molto avanzato, conosceva bene i problemi dell’industria orologiera e, soprattutto, era in grado di acquistare dall’École Politechnique i brevetti del robot parallelo. Nasceva così la Demaurex SA. In breve, da allora, l’azienda si è focalizzata quasi esclusivamente su questo prodotto, sviluppandolo dapprima per applicazioni generali di movimentazione nel montaggio meccanico e nella chimica, e concentrandosi poi solo sul confezionamento alimentare. Il robot è stato quindi “chiuso” (commercializzato in configurazione standard completa di meccanica, sistema di visione e controllo, NdR) per applicazioni di pick and place di prodotti alla rinfusa su nastri, da confezionare poi in contenitori intermedi o in vaschette. Il sistema è dotato di un dispositivo di visione specifico (sviluppato interamente in Demaurex), e la difficile e complessa programmazione dei moti con comandi paralleli è stata “inviluppata” e “mascherata” in un software friendly e di facile uso. Ma il software non è tutto; così, insieme all’elettronica, l’azienda ha realizzato una meccanica semplice ma raffinatissima, riuscendo tra l’altro - fatto di non poco conto - a contenere i costi. Il sistema ha quindi un valore aggiunto molto elevato e risulta molto competitivo, sebbene venga completamente realizzato in un Paese dove il costo della manodopera risulta fra i più elevati. La storia, tuttavia, non è sempre “rosa”; come capita spesso alle innovazioni, il successo commerciale non è arrivato subito, ma Demaurex ha saputo destreggiarsi con abilità, segmentando l’idea base in vari brevetti per cederli a diverse aziende (ABB prima, SIG poi). Ha anche ceduto il controllo dell’azienda, ma ha mantenuto invece il controllo dello sviluppo e - anche se non in esclusiva - quello delle applicazioni. Nel tempo, il robot ha trovato uno spazio commerciale ben definito, tanto che tra poco verrà festeggiata la millesima unità prodotta! Con l’uscita di SIG dal comparto del packaging non-liquido, la società Demaurex è entrata nel gruppo Bosch, ma questo non ha spostato il baricentro della produzione e dello sviluppo da Losanna, a riprova del fatto che, nelle aziende innovative e per le quali la conoscenza resta un valore primario, i veri “padroni” sono i progettisti (e, in genere, i cambiamenti di proprietà non intaccano i “possessori del sapere”). Dalla gestione al prodotto Ma veniamo ora alla pratica e, in particolare, al robot Delta della Demaurex. Si tratta di un sistema a comando parallelo, dove, a differenza degli altri robot, i vari elementi non sono disposti “uno dopo l’altro”: qui, infatti, sono tre bracci affiancati “in parallelo” a sostenere e spostare l’organo di presa. Come in tutte le storie di successo, il sistema di Demaurex è molto semplice: l’organo di presa è sostenuto dall’alto da tre coppie di sottili tubi di carbonio. Ogni coppia di tubi è collegata a tre piccoli bracci, che ruotano sulla base del sistema, comandati da altrettanti motoriduttori. La rotazione dei motori fa quindi alzare e abbassare i tubi di carbonio, che spostano la presa. Si è ottenuto così un sistema molto leggero e modulare, con un numero di “disegni” estremamente limitato ma dove la riduzione delle parti in moto e il fatto che i movimenti siano ottenuti dalla combinazione dei moti coordinati dei tre motori, ha permesso di ottenere velocità di presa non raggiungibili con altre strutture cinematiche tradizionali. Le prestazioni, in questo senso, sono decisamente sopra la media: il tempo di ciclo per operazioni di pick and place a distanza di 300 mm è inferiore a 0,4 secondi (valore che si dimezza nella versione a due bracci). Per contenere al massimo le tolleranze, sono stati messi a punto anche processi di produzione raffinati, con stampaggi estremamente accurati delle fibre di carbonio. Delta viene commercializzato in varie versioni a uno o due bracci, per operazioni di presa dall’alto ed è dotato di un sistema di visione per operazioni di picking di oggetti alla rinfusa, prelevati da nastri trasportatori. Meccanica ed elettronica sono dunque integrate in una struttura monoblocco, installata sopra il nastro di trasporto. Nel tempo, come abbiamo avuto modo di accennare, sono state abbandonate le applicazioni nel montaggio, oggi coperte dal modello prodotto dalla ABB che ha ormai una sua vita e un sistema di controllo indipendente, pur continuando a utilizzare sempre i brevetti originati all’École Politechnique. In conclusione Come dicevo, visitare la Demaurex SA è interessante perché, oltre a vedere all’opera un prodotto molto valido dal punto di vista delle prestazioni e dei risultati, l’azienda testimonia nei fatti l’importanza di avere una buona “scuola” alle spalle, dalla quale poter acquisire non solo formazione e conoscenze, ma anche prototipi e brevetti. Viene spontaneo porsi una domanda: perché in Italia abbiamo avuto pochi casi simili a questo? Non difettiamo certo di inventiva, ma nei nostri centri di ricerca, troppo spesso, manca una struttura operativa capace di passare dall’idea al prototipo. Mi sembra anche che un gran numero di valide ricerche subiscano brusche battute d’arresto, senza quindi poter “generare” prototipi “attraenti” e ben “percepibili” da parte dell’industria! A onor del vero, oggi, con la creazione di numerosi centri di ricerca e corsi di laurea in meccatronica e robotica, le cose stanno un po’ cambiando anche da noi… L’augurio è quindi di saper recuperare il tempo perduto. Mario Salmon MS Automation, San Lazzaro di Savena (BO) Companies and territory Engineer Salmon visits DEMAUREX SA PARALLEL ROBOTS - A visit to the Demaurex site near Lausanne “is worth the trip,” the Michelin Red Guide would say! In fact, in half a day one can not only see an interesting product, but also be “naturally” driven to ponder the meaning of university/industry relations and how one can produce in Switzerland, without having to emigrate to the East… Lausanne has had, virtually always, not a real university but what was modestly called the École Politechnique: locally run and only recently recognised as a university administered by the federal government, which bought it from the canton government. The École Politechnique has not enjoyed world fame for its pure research and yet, with the passing of the years, it's developed very close links with the local industry. It realised, well ahead of the times, that there was plenty of room for innovation by exchanging the know-how of clockmaking, micromechanics, mecatronics and robotics. Thus, the early 1970s saw the birth of the “micromechanics“ centre, headed by Professor Burckartdt, who dedicated his efforts to the creation of compact assembly robots and the study of innovative solutions. The philosophy of this centre was very simple: to acquire (and transmit) only the indispensable theory, to train personnel with interdisciplinary expertise to construct complete prototypes, to carry out experiments and, later, to “demonstrate”. In just a few years, and well before the phrase was coined, this centre had turned out scores of “real” technicians in “mecatronics” plus half a dozen or so of light goods handling prototype robots. Of the many solutions developed at the École, special mention must go to one of the very first parallel robots, developed by Professor Reymond Clavel and immediately protected by several patents to safeguard its advanced technological value. How a business starts When, at the end of the '70s, the young Olivier Demaurex presented PhD thesis (and I was his co-examiner!), he had all the right qualities to start a new business: he had an extremely advanced technological background, he was fully familiar with the problems of the clockmaking industry and, above all, he was in the position to acquire the parallel robot patents from the École Politechnique. Thus Demaurex SA was born. In brief, the company has, since then, focussed almost entirely on this product, developing it for general goods handling applications to begin with (mechanical assembly and chemicals) and then concentrating on just food packaging. The robot has thus been “closed” (Ed.: sold in a standard configuration complete with all the mechanics, vision and control systems) for pick and place applications for loose products on belts, that are then packed in intermediate containers or trays. The system includes a specific vision system (developed entirely inhouse by Demaurex) and the difficult and complex motion programming with parallel commands has been “inveloped” and “masked” in an easy user-friendly software. But the software isn't all; together with the electronics, the company has produced a simple yet refined mechanism and has even managed to keep costs down, by no means an easy feat. Thus the system offers high added value and is very competitive, even though it is entirely produced in a country whose labour costs are among the highest in the world. However, it hasn't always been a "rosy" picture; as often happens with innovations, commercial success doesn't always arrive immediately. Yet Demaurex has handled the problem cleverly, by splitting the basic idea into various patents, which it then sold to several companies (first ABB, then SIG). It has also sold control of the company, but has kept control over development and - even if not exclusively - applications. Over the years, the robot has gained a well-defined commercial niche, so much so that they will soon be celebrating the one thousandth unit off the production line! When SIG quit the non-liquid packaging sector, Demaurex became part of the Bosch Group, without affecting the production and development in Lausanne, proving that the real "masters" in innovative companies where the know-how is of prime value are the design engineers (and, generally speaking, changes in ownership rarely affect the “possessors of the know-how”). From management to the product But lets now take a detailed look at the company and the Demaurex Delta robot in particular. This is a parallel control system where, unlike other robots, the various elements are not arranged “one after the other”: in fact, there are three adjacent “parallel” arms that support and move the picking device. As in all success stories, the Demaurex is very simple: the picking device is supported by three pairs of thin carbon tubes. Each pair of tubes is connected to three small arms that rotate on the base of the system and are driven a similar number of gearmotors. As the motors turn, the carbon tubes rise and fall, thus moving the picking device. The result is an ultra-light and modular system with an extremely limited number of “designs”, but where the low number of moving parts and the fact that the movements are obtained through the combination of the co-ordinated motion of the three motors mean that much faster picking speeds are possible than is possible with other conventional kinematic structures. Well above average performance, therefore: the cycle time for pick and place operations at a distance of 300 mm is less than 0.4 seconds (which is halved in the two-arm version). To minimise tolerances, some very refined production processes have also been developed, with super accurate moulding of the carbon fibres. Delta is sold in various versions, with one or two arms, for overhead picking operations and is equipped with a vision system for picking operations involving loose products, which are taken direct from the conveyor belts. Mechanics and electronics are, therefore, integrated in a single structure installed above the conveyor belt. As we've already mentioned, the assembly applications have gradually been abandoned, now replaced by the model produced by ABB with independent life and control system, while still continuing to use the original École Politechnique patents. To sum up As I've already said, to visit Demaurex SA is interesting because, as well as having the chance to see a very valid product (performance and results) at work, this company proves the importance of having a good "schooling" behind one, the source not only of training and knowledge, but also prototypes and patents. There's an almost spontaneous question: why have we had so few examples like this in Italy? We are certainly not lacking in inventiveness but very often our research centres are lacking in work structures capable of turning an idea into a prototype. It also seems to me that a lot of valid studies are stopped short without their being able to generate “attractive” prototypes easily “perceptible” to the industry! To say the truth, these days with the creation of numerous research centres and degree courses in mechatronics and robotics, thinks are also changing a bit in Italy. … We hope to be able to make up for lost time. Mario Salmon MS Automation, San Lazzaro di Savena (BO)