Continental è uno dei principali fornitori mondiali dell’industria automobilistica. La crescente varietà di modelli di veicoli, varianti e prodotti derivati e i cicli di vita dei prodotti più brevi nell’industria automobilistica richiedono ai fornitori di adottare un approccio più dinamico. Sulle linee di produzione convenzionali, quindi non flessibili, modifiche e guasti nelle singole stazioni gravano sul rendimento dell’intera linea. Quanto maggiori sono le anomalie, tanto più difficile risulta la loro gestione.
Nello stabilimento di Babenhausen, ogni 15 secondi, giorno e notte, sul nastro trasportatore passano componenti high-tech per cruscotti di automobili. Questo lascia un margine di tempo di intervento molto ridotto in caso di fermo impianto. Continental sta attualmente sostituendo le rigide linee di assemblaggio e di test con sistemi di controllo collaborativi: i cobot Claus e Clara che si occupano di caricare le macchine per il collaudo proprio nel punto dove serve. Quando necessario, il personale li supporta. La sicurezza collaborativa è garantita da una soluzione di SICK costituita da laser scanner di sicurezza S300, interruttori di sicurezza TR4 e centraline di sicurezza Flexi Soft programmabili via software.
Nella nuova linea di controllo, completamente rinnovata, sono presenti tre banchi di prova caricati da robot (Cobot). Il cobot preleva un pezzo dal nastro trasportatore, lo posiziona nei sistemi automatici di controllo, rimuove il pezzo verificato e lo carica sul nastro successivo.
La sicurezza rende efficiente la collaborazione uomo-robot
“Claus (Clever Automated Robot System) e Clara (Clever Automated Robot Application) sono robot a struttura leggera semimobili, che lavorano in postazioni fisse ma sono utilizzabili anche in modo mobile”, spiega Heiko Liebisch, Industrial Engineering Robotics di Continental Automotive GmbH. “In questo modo è possibile sollevare il robot e trasferirlo in un posto diverso per un altro turno di lavoro. Così si ha la possibilità di lavorare in due impianti con gli stessi robot. Nel primo turno in un impianto e nell’ultimo, o di notte, in un altro.”
Tramite indicizzazione meccanica, il cobot può essere sempre posizionato in modo ottimale rispetto alla postazione di prova, dove un interruttore di sicurezza a transponder, il sensore TR4 Direct Unique-Code, verifica l’attuatore TR4 Direct Unique-Code su Claus o Clara.
“Tutto ciò che riguarda la sicurezza nell’intero sistema è comandato tramite la centralina di sicurezza programmabile via software Flexi Soft. Ciò significa che Flexi Soft verifica se è presente l’interruttore di sicurezza codificato. In caso contrario, non avviene alcun movimento e viene emesso un messaggio di errore. Quando l’interruttore viene verificato, i laser scanner di sicurezza (S300 Advanced) caricano i set di campo adatti correlati alla postazione di lavoro e trasmettono al cobot, per la prima volta in assoluto, l’abilitazione a caricare il suo programma e a poterlo avviare”, afferma Heiko, a proposito dell’inizializzazione del processo. “Abbiamo la possibilità di montare vari interruttori codificati sul lato anteriore e possiamo quindi predisporlo per diverse postazioni di lavoro.”
La nuova linea permette di reinserire in produzione i pezzi non conformi senza interrompere il flusso di lavoro. Durante il funzionamento, un operatore si sposta verso la stazione di prova o al cobot, posiziona il pezzo dove trova uno spazio disponibile, si allontana e il cobot riconosce autonomamente che lì vi è qualcosa che deve ancora controllare, e continua la sua attività normalmente.
I laser scanner di sicurezza, posizionati in diagonale, sorvegliano da qualsiasi angolazione, segnalano frontalmente i campi protetti e le relative violazioni tramite indicatori luminosi che hanno gli stessi colori di un semaforo. Affinché gli operatori possano immediatamente percepire lo stato a livello visivo, l’intero corpo del cobot sotto il braccio si illumina con il rispettivo colore del semaforo: in modalità collaborativa, Claus è di colore giallo e riduce la velocità. In modalità rossa è completamente fermo. Se l’operatore esce dal campo protetto rosso, il sistema si attiva e Claus riprende automaticamente la sua attività, senza alcuna conferma da parte dell’operatore.
Il primo passo è sempre l’analisi dei rischi, anche con i cobot
Anche se Claus e Clara si muovono in modo relativamente lento, in generale un braccio robot può avvicinarsi anche pericolosamente a un operatore. “Si deve sempre valutare il concetto complessivo; per questo motivo abbiamo sinterizzato a laser le pinze sulla parte anteriore, arrotondando qualsiasi spigolo”.
Nessuna collaborazione uomo-robot è uguale a un’altra e, pertanto, è necessaria una valutazione individuale dei rischi dell’applicazione HRC, anche se il robot utilizzato è stato sviluppato specificatamente per l’interazione con persone; già in fase di progettazione di un cobot deve essere presa in considerazione una serie di caratteristiche per poterle realizzare con garanzia di sicurezza. Allo stesso tempo, anche l’ambiente di collaborazione deve rispettare determinati requisiti, ad esempio le distanze minime da aree vicine con pericoli di schiacciamento o intrappolamento. Le disposizioni di riferimento per la sicurezza funzionale di applicazioni HRC sono sia norme generali, quali IEC 61508, IEC 62061 e ISO 13849-1/-2, sia ISO 10218-1/-2 per la sicurezza dei robot industriali e, in particolare, ISO/TS 15066 per le interazioni collaborative dei robot.
Il team di Heiko Liebisch si è rivolto a SICK per la consulenza e la formazione su progettazione, direttive, norme di legge e disposizioni relative ai robot collaborativi. “Siamo molto soddisfatti del sistema e di come funziona ”, ha commentato Heiko Liebisch. Ci sono ancora possibilità di ottimizzazione, che implementeremo insieme a SICK, nostro partner per le soluzioni complete”.
Linea pilota di successo dagli inizi del 2017
Heiko Liebisch e il suo collega Dejan Pfaff hanno pianificato la nuova linea di controllo 4.0 di Continental Automotive GmbH a Babenhausen e hanno progettato i cobot. Sono, per così dire, i padri di Claus e Clara, a cui presto si aggiungeranno i fratelli gemelli Cora e Kurt. Il successo della trasformazione ha stabilito un precedente per Continental, che ora sta progettando di introdurre altri cobot. Claus, Clara e i loro compagni cobot sono costruiti da apprendisti di Continental Automotive GmbH. I meccanici realizzano il basamento, la meccatronica fa il resto. Un progetto davvero entusiasmante per gli apprendisti. Quando in futuro i cobot saranno impiegati in una delle linee di produzione, potranno dire con orgoglio di averli costruiti loro.
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