Cella robotica modulare capace di integrare i sistemi e i linguaggi CNC e robotico e di inserirsi in una linea di produzione altamente automatizzata.

Sfide e obiettivi del progetto:

• garantire flessibilità e facilità d’uso;
• ottimizzare le performance e l’efficienza produttiva;
• entrare a far parte di una linea automatizzata, in un contesto di Flexible Manufacturing Systems.

La linea pilota Belotti Integrale è stata installata come modulo di supporto nella linea di assemblaggio del Super SUV Urus di Automobili Lamborghini a Sant’Agata Bolognese, brand di punta del settore luxury automotive di proprietà della tedesca Audi (Gruppo Volkswagen).

Belotti Integrale è infatti una cella robotizzata che si integra con le macchine CNC 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 operazioni particolari richieste dal cliente, con la possibilità di installare utensili specifici 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.
La realizzazione dell’intera soluzione Belotti è stata possibile grazie all’apertura e la flessibilità dei CNC Siemens Sinumerik 840D sl che hanno permesso di tenere “sotto controllo” e programmare con semplicità le operazioni molto complesse dei due robot KUKA, gestendone anche la diagnostica e permettendo al cliente finale di avere un unico punto di accesso per l’assistenza da remoto necessaria.
La complessità di questa soluzione Belotti è legata proprio all’automazione molto spinta che la caratterizza e che risponde all’esigenza del committente di ottimizzare il ciclo produttivo, aumentando la produttività dei pezzi lavorati di circa il 30%.

La macchina, facilmente inseribile in un processo produttivo esistente, consente un’alta modularità. Il cliente può infatti scegliere in fase di trattativa o aggiungere in seguito i moduli che meglio rispondono alle proprie esigenze. Rispetto agli impianti tradizionali chiusi, Belotti Integrale permette quindi un aggiornamento più semplice della linea, aggiungendo moduli a seconda delle funzioni richieste o di nuove necessità produttive. Ogni modulo rappresenta infatti una funzione, una specifica lavorazione che il cliente intende introdurre. Questa caratteristica, peraltro, permette maggiore flessibilità oltre all’opportunità di evolvere la propria linea senza vanificare gli investimenti precedenti. Un concetto molto simile a quello dei software: da un modulo base si può costruire il prodotto su misura del cliente e tenerlo costantemente aggiornato.

Belotti Integrale è 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.