Prestazioni ed efficienza nel packaging firmato Cama grazie al controllo Bosch Rexroth

Automazione Industriale Award 2014
Cama Group è riconosciuta a livello mondiale per il Lean Design delle sue linee, di macchine e robot, dedicate al packaging secondario. La sua più recente famiglia di soluzioni, denominata   Break-Through Generation, è stata realizzata, tra il 2012 e il 2014, cercando di integrare il più possibile robot, sistemi di trasporto e visione, con l'obiettivo di ridurre sia gli ingombri della linea sia il consumo energetico complessivo.
Con la nuova gamma, Cama si avvicina agli standard qualitativi dei sistemi Six Sigma. Per l'automazione della Break-Through Generation è stata selezionata tecnologia Bosch Rexroth.
La soluzione

La linea si compone di 12 delta robot RB588 disposti su due file con aree di lavoro in
interferenza, un sistema anticollisione brevettato Cama, un sistema Co-flow brevettato Cama con  nastro di alimentazione prodotti
centrale in coflusso con nastri di trasporto scatole laterali (i nastri laterali di trasporto delle scatole si muovono nella
stessa direzione dei prodotti, trasportati su un nastro di alimentazione
centrale), un single Vision driven system nel quale più visioni
possono essere integrate se una maggiore accuratezza è richiesta (una visione ogni 4 robot), un sistema di visione Cognex a due telecamere per contrasto con
retroilluminazione sotto il tappeto del nastro prodotti e un sistema di visione per controllo qualitativo.
La parte di Motion Control è affidata a prodotti Bosch-Rexroth ed è costituita  da due controllori  Mlc sincronizzati tra loro mediante scheda
cross-communication, controllori con logica plc integrata, safe plc per gestione I/O sicurezza e logica safe; 50 assi elettrici realizzati mediante servomotori con
azionamento integrato e servo azionamenti remotati in campo della serie
IndraDrive Mi, un pannello operatore 12” touch screen per programmazione formati lavoro.
Il successo raccolto dalla Break-Through Generation è dovuto alla novità tecnologica del sistema di caricamento, dove 12 Delta robot sono stati inseriti, insieme al nastro centrale di alimentazione prodotti e ai nastri laterali di trasporto delle scatole, in uno spazio ristretto a soli 5 m di lunghezza. Grazie all’innovativo software di gestione dei robot con sistema anti-collisione brevettato, la linea comprende in uno spazio estremamente ridotto un sistema di alimentazione prodotti in coflusso con i nastri laterali di trasporto delle scatole: il sistema di prelievo è gestito mediante due telecamere con retroilluminazione sotto il tappeto del nastro, estendibile a quattro telecamere nel caso serva maggiore precisione. Le strutture meccaniche sono realizzate con elementi aperti o apribili, con armadi dedicabili all’alloggio di parti dedicate ai formati di lavoro, non contenenti componenti elettrici. Gli armadi elettrici, di dimensioni estremamente ridotte, sono integrati in vani ricavati nelle colonne della macchina.

La piattaforma IndraDrive Mi di Bosch Rexroth ha consentito a Cama di superare le due principali sfide poste dalla nuova Break-Through Generation: la riduzione degli ingombri dell’area occupata al suolo e le prestazioni dinamiche dei servoassi per la gestione dei robot.
Gli azionamenti remotati in campo, con grado di protezione IP65, sono installati sul tetto della macchina, riducendo così la superficie d’ingombro della linea e semplificando la fase di pulizia complessiva. Inoltre, la soluzione di collegamento daisy-chain tra drive e drive semplifica notevolmente il cablaggio elettrico, a tutto vantaggio dei costi e tempi di realizzazione e della futura manutenibilità della macchina.
La piattaforma IndraDrive Mi consente anche la connessione diretta agli azionamenti remotati in campo di nodi periferici di I/O, realizzando così una completa modularità nella piattaforma motion e logica delle macchine. La modularità è completata dalle funzioni di sicurezza, come la funzione SafeTorqueOff (certificata Cat 4, PL e, SIL 3), distribuita mediante l’unico cavo di collegamento tra gli azionamenti remotati, senza ulteriori connessioni cablate localmente. Il plc di sicurezza SafeLogic Compact, direttamente interfacciato via bus Sercos al sistema di motion control, consente la gestione di I/O safe e la relativa logica di programmazione.
La piattaforma di controllo totalmente equipaggiata con tecnologia Rexroth è infine completata da un pannello operatore 12” touch, sul quale è stato implementato il software di interfaccia operatore con lo scada Rexroth WinStudio.

I vantaggi

Con la nuova Break-Through Generation Cama propone una soluzione di grande efficacia sul piano della integrabilità e produttività, con ingombri ridotti (cablaggio  e spazio interno al quadro elettrico ridotti rispettivamente dell'80 e del 70% e dissipazione termica interna al quadro dimezzata) e con una riduzione delle  attività di sanificazione richieste dai sistemi di packaging secondario.
L’utilizzo del plc di sicurezza Bosch-Rexroth ha consentito un
miglioramento del livello diagnostico e una migliore integrazione delle
funzioni di sicurezza nella logica macchina: la funzione Safe Torque Off, con certificazione Cat.4, PL e, Sil 3,
viene ottenuta mediante distribuzione del segnale di attivazione
sull’unico cavo ibrido tra gli azionamenti remotati in campo.
L'efficienza produttiva è un'altra peculiarità della soluzione di Cama, che rappresenta la prima isola di carico incorporante 12 robot di tipo Delta, guidati da un unico sistema di visione, che
lavorano secondo il principio del co-flusso, gestendo fino a 1.200
prodotti in arrivo con 0 scarti da quando il sistema è a regime. Un minuto è il tempo
medio per essere a regime. Nell'ottica di una migliore efficienza va anche la riduzione del tempo necessario al cambio formato.

Per quanto riguarda l'efficienza energetica, invece, sebbene non siano disponibili confronti vista l'unicità della nuova tecnologia Cama, con l’utilizzo di un
alimentatore modulare rigenerativo (modello Bosch-Rexroth IndraDrive M)
si valuta una significativa riduzione del consumo energetico, ottenuta
mediante la disposizione in campo degli azionamenti e l’eliminazione
del condizionatore, possibile grazie alla riduzione della
dissipazione termica interna al quadro elettrico.
La sostenibilità è un terzo elemento significativo nell'applicazione: viene infatti utilizzato il 30% in meno di carpenteria metallica per realizzare
la struttura dell’isola di carico grazie al software di anticollisione che consente ai robot di lavorare in
aree condivise e alla tecnologia 'cabinet free' di Bosch Rexroth, che consente l'utilizzo di elettronica 'on board'.  Ridotto notevolmente, l'armadio elettrico richiede anche un minore consumo di energia.

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