Questo cobot deve avere una buona visione

Quando Würth ha inaugurato il centro vendite VZ West presso la sede di Künzelsau-Gaisbach nel maggio 2013, Norbert Heckmann, presidente del consiglio di amministrazione di Adolf Würth GmbH & Co. KG, ha promesso, tra le altre cose, che i dipendenti avrebbero beneficiato delle innovazioni del nuovo edificio. Ha detto: "Renderà il vostro lavoro quotidiano ancora più facile". A tal fine, Würth ha integrato tecnologie moderne e ha progettato le postazioni di lavoro in modo ergonomico. Tuttavia, l'obiettivo di gestire in modo sostenibile anche le risorse umane non era ancora considerato completo: Ancora oggi, lo specialista della tecnologia di assemblaggio e fissaggio controlla se i compiti sono troppo monotoni o fisicamente impegnativi, come nel reparto merci in arrivo del centro vendite.

Qui, 30 persone lavorano in due turni al giorno e movimentano circa 3.000 scatole. Impilano i cartoni cuboidi da 500 a 5.000 grammi pieni di viti, dadi, rondelle o elementi costruttivi in acciaio dai pallet ai carrelli per piccoli carichi (SLC). "Il carico totale di un dipendente ammonta quindi a diverse tonnellate distribuite nell'arco del turno. La monotonia del lavoro è altrettanto stressante", chiarisce Roland Schneider, responsabile del reparto tecnico di Adolf Würth GmbH & Co. KG.

Finora, la rotazione costante dopo quattro ore era il modo migliore per contrastare l'ergonomia e la monotonia della lavorazione manuale. Per alleggerire i dipendenti, coprire l'ulteriore crescita e contrastare la crescente carenza di lavoratori qualificati, Würth aumenterà il grado di automazione nella logistica.

J. Schmalz GmbH si è posta il compito di automatizzare in modo intelligente il processo di movimentazione manuale esistente. "La movimentazione di scatole di dimensioni e pesi diversi è il compito ideale per la nostra pinza di presa BinPicking SBPG", spiega Matthias Frey, Business Development Robotics. L'SBPG è sufficientemente lungo per immergersi nelle scatole e abbastanza leggero da non ridurre troppo la capacità di sollevamento dei robot più piccoli. Ciò consente a un cobot salvaspazio di Universal Robots di guidare la pinza di presa, mentre il Vision Eco-System per Schmalz VE4S si occupa di vedere. Utilizzando componenti standard dell'area robotica e di visione, Schmalz offre a Würth una soluzione economica a meno di 100.000 euro, che può essere implementata rapidamente grazie ai sistemi plug-and-play, senza grandi sforzi di progettazione.

Il concetto si è affermato rapidamente, anche se due dettagli sono stati particolarmente impegnativi per il know-how tecnologico di Schmalz: in primo luogo, prelevare dal pallet e posizionare saldamente le confezioni nelle scatole nonostante l'elevata varianza e, in secondo luogo, riconoscere uno strato intermedio con un'impronta sconosciuta. A complicare ulteriormente le cose c'è il fatto che il design delle etichette può assomigliare a quello delle scatole. "L'unico approccio che ha funzionato in modo sicuro è stato l'uso dell'intelligenza artificiale", spiega Frey. Schmalz ha implementato il modello di impostazione definito con una programmazione specifica per il pezzo. "Abbiamo iniziato con una gamma limitata di pezzi, che ha utilizzato la prima cella al 100% della sua capacità. Ora stiamo lavorando per ottimizzare le prestazioni di prelievo delle celle successive e ampliare la gamma dei pezzi per poter immagazzinare automaticamente altri articoli".

Al contrario, le sfide poste dalle condizioni di spazio ristrette del sito e il compito aggiuntivo di recuperare i contenitori vuoti da un trasportatore di casse sono state relativamente facili da affrontare. Questo perché uno scanner laser elimina la necessità di una rete di sicurezza, garantendo così una cella snella. Non appena si avvicina una persona, il robot collaborativo riduce la velocità e continua a lavorare in sicurezza con forze ridotte.

Per eseguire i vari compiti di pinza di presa, il cobot può sostituire in modo indipendente le ventose della pinza di presa SBPG BinPicking e, grazie al modulo di cambio rapido MATCH, l'intera pinza di presa. "Un picker di carico è sempre sul braccio del robot, mentre l'altro attende nella stazione di presa. Se, ad esempio, è necessario spostare una cassa, il cobot preleva la pinza di presa PXT progettata per questo scopo. Grazie alla connessione e alla comunicazione standardizzata, questa è immediatamente pronta all'uso", spiega Frey. Tre ventose, la SAOF ovale, la SPB1 60 e la SPB1 80, sono disponibili per l'SBPG, in modo che il robot possa gestire in sicurezza cartoni di qualsiasi dimensione. Il vuoto necessario è fornito dal generatore di vuoto pneumatico RECB. L'ugello SEP integrato garantisce un funzionamento efficiente e allo stesso tempo a risparmio energetico.

Schmalz ha implementato un software con un'interfaccia utente che i dipendenti utilizzano per inserire il lavoro corrente. Questo comunica con la telecamera, il cobot e lo scanner laser di sicurezza e, dopo l'inserimento, regola il controller del robot e la telecamera in base al compito. "Attualmente copriamo circa il 30% della vastissima gamma di prodotti e la tendenza è in aumento", spiega Frey nell'aprile 2022. La particolarità è che Würth controlla l'intera gestione degli ordini della cella robotica tramite il software. Funzionano già al 100% funzioni come il controllo del contenitore di destinazione, in cui la telecamera verifica se l'SLC fornito è davvero vuoto, il rilevamento e la rimozione degli strati intermedi dalla scatola di origine e il controllo delle collisioni. In questo caso, il software calcola i waypoint a cui il robot si avvicina e utilizza il gemello digitale per verificare se ci sono collisioni. In caso affermativo, evita gli ostacoli e definisce nuovi waypoint.

Il robot collaborativo è in funzione presso il centro di distribuzione VZ West dalla fine di dicembre 2021. "Quello che sento dire dal nostro personale del reparto merci in arrivo è sempre positivo: sono entusiasti", riferisce Roland Schneider, che subito dopo fornisce una panoramica del lavoro quotidiano con il Cobot: I dipendenti usano il carrello elevatore per spostare un europallet con scatole nell'area designata. Le scatole sono lunghe da 100 a 250 millimetri, alte da 90 a 100 millimetri e larghe 90 millimetri. Il robot preleva il contenitore di destinazione SLC da un nastro trasportatore. La cella robotizzata riempie il numero di contenitori SLC necessario fino a svuotare l'europallet. Quando i contenitori vengono spinti sul sistema di trasporto, vengono scansionati e registrati nel sistema SAP.

La soluzione di Würth mostra come un robot collaborativo in combinazione con un sistema di telecamere e la giusta programmazione alleggerisca efficacemente i dipendenti. "Il cobot riduce il lavoro monotono, migliora significativamente l'ergonomia ed è quindi un valido supporto. Il compito ora è quello di familiarizzarlo gradualmente con tutta la nostra gamma di prodotti, in modo da alleggerire un po' il collo di bottiglia del personale", sottolinea Schneider, che vorrebbe realizzare altri progetti con Schmalz e "il grande team di esperti che ruota attorno al signor Frey".