Alta automazione e maggiore produttività: Belotti, Kuka e Siemens insieme per il settore automotive

Per rispondere al meglio alle esigenze del settore automotive, Belotti – primario produttore di centri di lavoro ad alta velocità con sede a Bergamo – ha sviluppato in stretta collaborazione con Kuka e Siemens una nuova soluzione chiamata Belotti Integrale, destinata alla lavorazione di materiali avanzati (carbonio, Kevlar, leghe leggere).

Lo sviluppo della nuova macchina segue il DNA dell’azienda lombarda, che dalla sua fondazione – avvenuta nel 1969 – è costantemente alla ricerca di soluzioni innovative che migliorino il ciclo produttivo dei clienti e che si adattino all’utilizzo di materiali sempre nuovi. Il progetto è rilevante per lo sviluppo tecnologico intrinseco, per lo spessore dei partner coinvolti e per le interessanti potenzialità commerciali.

Belotti Integrale, tra le prime applicazioni al mondo ad integrare robotica e CNC

I robot sono, infatti, comandati tramite la funzionalità Sinumerik Integrate Run MyRobot dal controllo numerico Siemens, quindi permettono al cliente di programmare il robot con il classico linguaggio ISO tipico delle macchine utensili. Ciò è stato reso possibile proprio grazie alla collaborazione di due grandi player mondiali come KUKA e Siemens, con la definizione di un’interfaccia che permette lo scambio dei dati tra i due relativi sistemi e il lavoro di Belotti, connubio finale che ha integrato questi stessi sistemi e linguaggi all’interno della sua macchina a controllo numerico. Il CNC Sinumerik di Siemens, in grado di dialogare perfettamente con i software di controlli Kuka per la gestione dei robot, ha rappresentato la soluzione ideale per ottenere l’integrazione tra tecnologia CNC e robot: una soluzione di automazione intelligente, a totale beneficio del cliente. La stretta collaborazione tra Kuka e Siemensnell’ambito dell’integrazione tra macchine utensili e robotica è stata peraltro oggetto di uno specifico accordo globale tra le due realtà sottoscritto nel 2013.

“Utilizzando un approccio tecnico innovativo – commenta Umberto Belotti, Managing Director di Belotti – abbiamo sfruttato pienamente quanto sviluppato da Kuka e Siemens realizzando soluzioni ad alta tecnologia diverse rispetto alle applicazioni con un CNC standard e lo standard robotico se presi a sé stanti. Crediamo fermamente nell’integrazione tra robot antropomorfo e centro di lavoro cartesiano, due concetti tecnologici differenti che possono lavorare in modo integrato su una stessa linea. Con Belotti Integrale, per la prima volta, questi due sistemi comunicano integralmente tra di loro”.

La linea pilota di Belotti Integrale

La linea pilota di Belotti Integrale sarà installata nei prossimi mesi come modulo di supporto nella linea di assemblaggio del Super SUV Urus di Auomobili Lamborghini a Sant’Agata Bolognese, brand di punta del settore luxury automotive, di proprietà della tedesca Audi (Gruppo Volkswagen). Lo studio customizzato ne permetterà il posizionamento a distanze ravvicinate alle macchine CNC cartesiane tradizionali già presenti nell’impianto, consentendo inserimento all’interno della linea e una perfetta comunicazione con l’intero sistema già operante. Belotti Integrale è infatti una cella robotizzata che si integra con le macchine CNC cartesiani tradizionali già presenti nell’impianto produttivo del cliente, e che comunica con i suoi sistemi di carico/scarico pallet e di trasporto/equipment transfer. I robot antropomorfi ad alta precisione all’interno della macchina garantiscono un alto livello di accuratezza e di cura del dettaglio nelle lavorazioni di rifilatura, foratura e levigatura di materiali compositi (come la fibra di carbonio) e di componenti in leghe di alluminio impiegati nel settore automotive di alta gamma.

Al livello inferiore, una tavola mobile, posta al centro macchina, è servita da due navette laterali che prelevano il pallet dall’impianto esistente portandolo all’interno della cella. Sono stati previsti dei portoni automatici a tenuta di polvere che si aprono e richiudono in modo rapido in prossimità della navetta. Successivamente avviene la lavorazione dei materiali tramite un primo robot Kuka (modello Quantec KR 270 R2700) appeso al soffitto per poter accedere a più punti nella cella stessa. La lavorazione è agevolata anche dalla tavola rotativa, in grado di disporre a fronte robot le diverse facce del pezzo. Principalmente le lavorazioni delle scocche in materiale composito riguardano fresatura, foratura, rifilatura e tutte le altre lavorazioni particolari richieste dal cliente, con la possibilità di installare utensili particolari anche per automatizzare lavorazioni che un tempo si facevano manualmente.

Per esigenze di ingombri, è stato creato un loft sopraelevato per la parte utensili, solitamente posizionata a terra. Al livello superiore opera un secondo robot Kuka (modello KR 30), che provvede proprio alle funzioni di cambio e di misurazione utensile. Lo scambio con il primo robot avviene attraverso un’apertura dedicata nel soffitto. Il secondo robot accede a un magazzino di scambio “veloce” a 36 posizioni per prelevare gli utensili in uso durante le lavorazioni e, durante i tempi morti, effettua le lavorazioni secondarie: sposta cioè gli utensili nel magazzino “lento” a catena, di appoggio e deposito, in modo da averne sempre disponibili, e predispone gli utensili per la lavorazione successiva. Inoltre, il secondo robot preleva dal robot al piano inferiore l’utensile che ha appena finito di operare, ne riconosce le specifiche, rileva le dimensioni e lo sistema nel magazzino o in altro posto dedicato, se eccessivamente usurato o rotto. Il carico principale degli utensili avviene manualmente: l’operatore, in base ai cicli di lavoro, precarica nella macchina un certo numero di utensili da utilizzare, tramite un apposito elevatore che permette di portarli al piano superiore, nel quale verranno poi gestiti dal robot Kuka che li preleva, li legge per conferma e li colloca nel posto dedicato. In caso di necessità, la macchina può essere comandata dall’operatore al piano inferiore, mentre l’accesso al piano superiore avviene attraverso una scala, per manutenzione ed eventuale controllo. L’attrezzaggio e la gestione utensili altamente customizzata hanno infatti come obiettivo far funzionare la macchina in autonomia, non presidiata anche per intervalli temporali prolungati.

Layout e installazione

Per essere integrato nell’impianto esistente, Belotti ha progettato e proposto un layout del modulo pilota alquanto particolare: sviluppato in altezza per adattarsi allo spazio esistente, è stato adattato anche per non entrare in collisione con le travi del capannone. Un’ulteriore complessità, quindi, anche dal punto di vista meccanico che è stata affrontata e risolta. Il modulo, precedentemente montato per tutti i test funzionali presso la Belotti, è stato smontato e ricostruito passando sopra la linea in produzione, ad alta produttività (in funzione H24 e praticamente 7/7).  Una vera e propria sfida meccanica, finalizzata ad integrare alla perfezione un modulo autonomo, sicura, affidabile e ad alta produttività, che garantisca al cliente di incrementare la produzione rispondendo a una richiesta del mercato molto forte.  L’installazione, che su richiesta del cliente deve avvenire con i minori fermi possibili, sarà ultimata per fine febbraio e a seguire è prevista l’integrazione vera e propria con la linea di assemblaggio Urus di Automobili Lamborghini.

La partnership con Kuka e Siemens

L’input iniziale per la collaborazione tra Belotti e Kuka è stato fornito dal cliente stesso, che ha richiesto Kuka come fornitore per questo impianto, in quanto già conosceva bene il funzionamento dei robot utilizzati in Automobili Lamborghini sia negli stabilimenti del Gruppo Volkswagen. La consolidata integrazione dei controlli Siemens per la gestione dei robot Kuka è stato un altro elemento decisivo, anche per valorizzare il patrimonio di conoscenze già acquisite degli operatori Lamborghini.

“La nostra azienda – spiega Umberto Belotti – sceglie un fornitore privilegiato e, a differenza della maggior parte dei nostri concorrenti, cerca di proporlo al mercato come componente standard delle proprie macchine. La nostra logica è quella di stabilire vere e proprie partnership coi fornitori. Oltre a prodotti di qualità e a una collaborazione anche sul fronte commerciale e marketing, chiediamo ai nostri fornitori anche un supporto tecnico per aiutarci a sviluppare al meglio le nostre soluzioni. Crediamo fortemente in questo modello di partnership”.

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