02.10.2019

Robotica: nuove opportunità nel settore delle case in legno

Ai giorni d’oggi l’aumento dell’utilizzo di robot è visibile in svariati settori. Anche nel campo dell'edilizia si aprono nuove opportunità. Ma quali sono oggi i campi di applicazione industriali, quali sono i vantaggi e i limiti della robotica e quali elementi portano alla scelta del robot giusto.

Un articolo della rivista specializzata HOLZBAUER spezial, 01/2019, www.wirholzbauer.ch.

Il termine robot deriva dalla parola slava «robota», che significa "servizio al fronte" o anche "lavori forzati". Questo significato si avvicina molto al robot industriale odierno, poiché in senso stretto, anche un robot esegue un lavoro forzato prestabilito. Il modo in cui oggi consideriamo i robot – dispositivi "ubbidienti" che servono l'uomo ed eseguono lavori pesanti – è consolidato dai racconti di fantascienza.

I robot nella costruzione di case in legno

Già da molto tempo i robot hanno preso piede nell'industria dei mobili. Ma anche nella costruzione di case in legno, le applicazioni robotiche sono già impiegate con successo – quella più diffusa è la realizzazione di strutture di pareti: il robot è integrato nella stazione per la costruzione di pareti dove inserisce i montanti nella struttura. Durante il processo di inserimento, il robot distingue tra montanti standard e speciali. Oltre a molteplici postazioni di prelievo, sono applicate anche diverse procedure di inserimento. A seconda che si tratti di cinghie, montanti o ad esempio parapetti in legno, i montanti sono inseriti dal robot a sei assi in direzione trasversale, longitudinale o diagonale, con un raggio di azione di 3.500 millimetri. Può accedere sia ai montanti standard sia a quelli speciali con una lunghezza da 780 a 3.500 millimetri. Sono possibili tagli trasversali da 40 a 100 millimetri e da 160 a 250 millimetri, le travi superiori e inferiori più lunghe vengono alimentati direttamente da impianti per sezionature collegati.

Peso montanti fino a 75 kg

La lavorazione avviene in modo parametrizzato, cosa notevolmente più flessibile rispetto all'apprendimento. Devono essere note soltanto le dimensioni estreme – tutto ciò che è nel mezzo può essere calcolato dal robot stesso. I parametri rilevanti sono i tagli trasversali e le lunghezze del legno. In questa applicazione standard è impiegato un classico robot a sei assi, capace di eseguire fino a sei cicli al minuto (in altre applicazioni sono possibili fino a 15 cicli). Per attività faticose come questa, l'ergonomia è un fattore importante per l'utilizzo di un robot. Il robot è in grado di manipolare montanti del peso fino a 75 kg.

Viene impiegata una pinza di presa che blocca i montanti dall'alto. La pinza è dotata di un motore ad aria comprensivo di sistema di misurazione per un rilevamento più rapido. Inoltre nella pinza sono inclusi dei mandrini autobloccanti che anche in caso di mancanza di pressione non "perdono" il legno. All'interno della pinza sono integrati sensori di pressione per lo scambio di segnali in condizioni di bloccaggio. La pinza rileva tramite i sensori se una trave non può essere sostenuta, e reagisce di conseguenza.

Utilizzo flessibile

I robot sono la soluzione ideale nelle fasi di lavoro in serie, in cui lavorano in modo veloce e preciso alleviando il carico degli operatori. Una volta eseguito l'apprendimento, un robot potrebbe essere utilizzato nel trasporto dei materiali e nella logistica in ambito di magazzino, per lo smistamento e l'immagazzinamento di materiali di rivestimento. E anche nella linea di produzione si potrebbe utilizzare un robot che prelevi i pannelli dal magazzino o dal sistema di trasporto e li deponga sugli elementi. Nel campo delle costruzioni prefabbricate già si pensa a un utilizzo simile dei robot, e sono stati già intrapresi i primi passi in questa direzione.

Grazie alla flessibilità dei robot industriali è possibile pensare a un loro impiego anche in altre attività di produzione, come ad esempio nell'applicazione di colla o intonaco, per l'installazione di scatole elettriche o l'inserimento di sistemi elettrici o di riscaldamento. La tecnologia dei robot offre possibilità davvero svariate, e sicuramente influenzerà notevolmente il settore della carpenteria in futuro.

Il robot giusto

Per configurare un'applicazione robotica, sia nel settore della lavorazione del legno sia al di fuori del campo della carpenteria, è fondamentale conoscere innanzitutto il campo di impiego. Bisogna innanzitutto chiedersi:

• Il robot è un componente di un processo di lavorazione?
• Quali attività si desidera far svolgere al robot (movimentazione, lavorazione, smistamento)?
• Com'è fatto l'ambiente dove lavora il robot (postazioni di preparazione, caratteristiche dello spazio)?
• In caso di attività di smistamento è necessario chiarire la formazione delle cataste e i bordi zero della catasta stessa.
• Come dev'essere spostata e movimentata la gamma di pezzi (pinze, ventose, traverse)?
• Qual è il materiale utilizzato? È assorbente, fortemente adesivo o presenta superfici sensibili?
• Quale rendimento si desidera raggiungere con il robot?
• Quanti cicli si desidera effettuare?
• Tramite quale interfaccia avviene l'identificazione dei pezzi (RFID, codice QR o elenco cataste, fino all'immissione manuale)?

Impiego a livello industriale

Un robot che oggi si occupa, ad esempio, di verniciatura di portiere nel settore automobilistico, senz'altro non sarà impiegato un domani per movimentare pannelli in legno o montanti (travi). L'impronta specifica è enorme: nello sviluppo, i produttori di robot si sono orientati fortemente sulle diverse attività di cui gli utenti necessitano. Da un lato vi è la cinematica parallela (in caso di robot con struttura a portale), dall'altro la cinematica seriale (in caso di robot a sei assi o robot per pallettizzazione). La cinematica seriale è quella più frequentemente utilizzata nel settore industriale della lavorazione del legno.

Il robot industriale è spesso in "competizione" con un portale. Mentre un portale può vantare un ingombro ridotto e una velocità di produzione maggiore, nel caso del robot vi sono spesso notevoli vantaggi in fatto di disponibilità, altezza del locale, riutilizzo e ambiente di lavoro. Negli ultimi anni vi è stato un impiego sempre maggiore dei robot in campo industriale, e questo per diversi motivi. Oltre ai vantaggi dal punto di vista del risparmio, il robot offre molteplici altri vantaggi dal punto di vista tecnico.

Spiccano in particolare tre aspetti:

• I robot vantano oggi una disponibilità estremamente alta, e nel 99,9 % dei casi battono di gran lunga le soluzioni a portale tradizionali.
• L'elevata durata è un aspetto importante che spiega perché i robot industriali trovano impiego in così svariati campi. È senza dubbio possibile utilizzare con continuità i robot 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, 365 giorni all'anno.
• Un motivo fondamentale sono i costi di esercizio ridotti, che derivano dal fatto che un robot richiede pochissima manutenzione. Già questo motivo è sufficiente per spiegare l'impiego dei robot nel settore industriale della lavorazione del legno. Grazie alla cinematica chiusa, la penetrazione di sporco in punti non accessibili è pressoché esclusa. Anche qui, l'impiego di componenti di alta qualità rappresenta la base per un esercizio privo di manutenzione. Dotato di motori elettrici economici e di bassi valori di connessione alla rete, un robot consuma davvero poca energia.

Altri motivi per l'utilizzo dei robot sono la carenza di forza lavoro specializzata, i requisiti di qualità alti e costantemente richiesti, e la flessibilità dell'investimento in altri tipi di utilizzo. I vantaggi prevalenti di un robot, insieme a costi di acquisto relativamente bassi, portano a un breve ritorno sugli investimenti (ROI).

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