Braccio Robotico Industriale

braccio robot industriale

 

Il braccio robotico industriale, innovazione dell’industria 4.0, prende piede sempre più rapidamente nelle aziende che puntano all’efficienza produttiva.
Pertanto è utile capire cos’è, com’è fatto, quali tipi esistono, quali vantaggi comportano, quali sono i prezzi e come valutare l’usato.

 

Cos’è


Capire cos’è un braccio robotico è molto semplice: si tratta di un macchinario utilizzato nella produzione e nella logistica industriale, capace di riprodurre movimenti simili a quelli di un braccio umano.

Esso è programmabile, multiscopo e basato sull’automazione, caratteristica quest’ultima che lo assimila ai beni strumentali dell’industria 4.0.

Infatti, la norma ISO TR/8373-2.3 definisce il robot industriale come: “Un manipolatore con più gradi di libertà, governato automaticamente, riprogrammabile, multiscopo, che può essere fisso sul posto o mobile per utilizzo in applicazioni di automazioni industriali”.

I movimenti che è in grado di compiere sono quelli di rotazione e traslazione.
Grazie alla pinza presente alla sua estremità, può anche svolgere funzioni di presa, movimentazione e assemblaggio.

Per tali motivi, queste apparecchiature risultano molto utili in diversi ambiti di applicazione, in quanto consentono di automatizzare:

  • Attività ripetitive;
  • Attività di precisione;
  • Movimentazione di carichi pesanti;
  • Pick and place (prelievo e deposito).

Dunque sommariamente il braccio robot industriale svolge le stesse funzioni di un operatore.
La differenza è che i tempi sono molto più rapidi, la precisione più puntuale, i ritmi costanti e la fatica umana viene annullata. 

Infine occorre precisare che i bracci robotizzati possono essere classificati in tre livelli:

  1. Robot di primo livello.
    Essi sono programmati per svolgere fedelmente operazioni ripetitive senza variazioni e con alto grado di precisione; queste azioni sono determinate dal software che specifica la direzione, l’accelerazione, la velocità e la distanza di una serie di movimenti coordinati.
  2. Robot di secondo livello.
    In questa categoria rientrano quelli molto più flessibili, in grado di adattarsi autonomamente alle variazione delle condizioni operative.
    Si tratta, per esempio, di robot dotati di sistemi di visione artificiale, in grado di identificare l’oggetto da manipolare e compiere semplici variazioni di traiettoria e/o di logica di gestione (sempre nell’ambito del programma preimpostato).
  3. Robot di terzo livello.
    Questi robot sono quelli più evoluti, in grado di prendere decisioni in modo autonomo avvalendosi di reti neurali.
    Attualmente tali genere di robot non sono ancora molto utilizzati a livello industriale.

 


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Com’è fatto un braccio robotico


A questo punto è bene approfondire com’è fatto un braccio robotico.

Esso, similmente al braccio di carico, è costituito da più parti unite e assemblate tra loro.

Infatti, il braccio contiene più snodi che fungono da assi; ciò è necessario per consentire un certo livello di movimento che, come detto, può avvenire in rotazione o traslazione. 

Maggiore è il numero di articolazioni rotatorie incluse in un braccio robotico, maggiore sarà la libertà di movimento che ha. 

Generalmente, il braccio robotico industriale presenta da quattro a sei articolazioni, che offrono lo stesso numero di assi di rotazione per il movimento.

All’estremità del braccio è presente un’estensione che funge da mano.
Si tratta di uno strumento che può essere rappresentato da:

  • Una pinza 
  • Una ventosa 
  • Un morsetto

La presenza dell’uno o dell’altro è variabile a seconda della specifica funzione che la mano robotica deve svolgere.

Oltre a tali componenti, il braccio robot industriale prevede:

  • Il controller robotico
  • Gli attuatori
  • I sensori
  • I sistemi di visione
  • I sistemi di alimentazione
  • I componenti software

 

 

Tipi di braccio robotico


Riguardo ai tipi di braccio robotico, essi sono diversi e distinti in base ai movimenti eseguibili, agli specifici prodotti e ai cicli operativi cui sono impiegati.

Tali tipologie includono:

  • Robot cartesiano (Robot Gantry).
    Il movimento spaziale e la posizione sono definiti nel sistema di coordinate cartesiane.
    Il suo braccio è costituito da tre giunti prismatici, con tre assi lineari che consentono il solo movimento di traslazione.

    Le applicazioni di questo robot riguardano soprattutto: l’assemblaggio, la presa e il posizionamento, la movimentazione di macchine utensili, l’applicazione di sigillanti.
  • Robot cilindrico.
    Gli assi di questo robot sono impostati nel sistema di coordinate cilindrico.
    La configurazione cilindrica consente al macchinario di svolgere due movimenti lineari e uno rotatorio.

    Le applicazioni più diffuse sono: la movimentazione di macchine pressofuse, la movimentazione di macchine utensili, l’esecuzione di operazioni di assemblaggio e saldatura a punti.
  • Robot sferico (o Robot polare).
    I suoi movimenti sono tracciati da coordinate sferiche rispetto ad un altro sistema di riferimento.
    Il braccio di questo robot ha almeno tre giunti rotanti.

    Le sue applicazioni più frequenti riguardano: saldatura a gas e ad arco, fusione, verniciatura a spruzzo, pressofusione e operazioni di assemblaggio.
  • Robot parallelo.
    Esso presenta giunti prismatici o rotanti simultanei.
    In virtù della piattaforma mobile e delle articolazioni rotatorie di cui è dotato, è in grado di compiere un’ampia gamma di movimenti.

    Viene utilizzato soprattutto: per la preparazione degli ordini (specialmente di prodotti di piccolo volume), nei simulatori di volo in cabina di pilotaggio e nell’allineamento in fibra ottica.
  • Robot SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm).
    Offrendo fino a quattro gradi di liberà, è molto flessibile e veloce.
  • Robot articolato.
    Esso presenta almeno tre articolazioni rotatorie.

    Viene utilizzato soprattutto in processi produttivi complessi; è molto frequente nel settore delle automotive, dove viene impiegato per la verniciatura spray.

 

Vantaggi per l’azienda


I vantaggi per l’azienda derivanti dall’impiego del braccio robotico sono molteplici.

Tra di essi rientrano per certo:

  • Incremento di efficienza e produttività.
    A differenza di un operatore, il braccio robot può lavorare 24 ore su 24 senza avvertire fatica; può compiere cicli operativi ripetitivi e stancanti per innumerevoli volte.
    Ciò consente di incrementare gli standard produttivi.
  • Ottimizzazione dei processi.
    Il braccio robotico può operare la movimentazione di carichi molto pesanti, così come può compiere operazioni di estrema precisione riducendo i margini di errore.
    Dunque in ogni caso il rendimento incrementa, vista anche la maggior velocità e precisione dei cicli operativi.
  • Miglioramento della sicurezza degli operatori.
    Questi vengono sollevati da incarichi rischiosi che possono provocare problemi; un esempio è proprio la movimentazione e il posizionamento di carichi molto pesanti.
  • Riduzione dei costi.
    Seppur l’investimento iniziale sia importante, l’automazione consente nel lungo periodo di ridurre i costi ed ottenere un ritorno sull’investimento (ROI).
  • Maggior flessibilità.
    Con il cambiare dei ritmi produttivi, i robot possono essere facilmente riprogrammati.

 


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Prezzo


Stabilire un prezzo esatto è molto difficile, vista la variabilità delle tipologie, del numero di assi, del carico massimo e delle case produttrici.

Tuttavia è possibile fornire qualche indicazione utile a stimare i costi effettivi.

Partiamo dal presupposto che per un valido prodotto industriale difficilmente sono reperibili soluzioni inferiori a 10-20.000 euro.

Detto ciò, si prendano ad esempio tali casistiche:

  • Un cartesiano a 3-4 assi ha un costo che oscilla da 30.000 a 65.000 euro per la fascia bassa; si sale a un range tra i 70.000 e i 900.000 euro per la fascia alta.
  • Un parallelo a 6 assi ha un prezzo che va da 20.000 a 30.000 euro per la fascia bassa; per quella alta oscilla tra i 45.000 ai 75.000 euro.
  • Un articolato a 6 assi ha un costo che oscilla da 60.000 a 90.000 euro per la fascia bassa; per quella alta si sale a un range tra i 120.000 e i 400.000 euro.
  • Uno SCARA a 6 assi ha un prezzo che va da 15.000 a 25.000 euro per la fascia bassa, salendo dai 35.000 ai 60.000 euro per la fascia alta.

 

 

Usato: vantaggi e svantaggi


Scegliere l’usato comporta vantaggi e svantaggi.

Il principale beneficio fa sicuramente riferimento al fattore economico.
Infatti, come visto, l’investimento iniziale è piuttosto importante (seppur recuperabile nel tempo).
Con l’usato i prezzi arrivano a dimezzarsi, potenzialmente scendendo anche sotto i 10.000 euro.

Dunque potrebbe rivelarsi la scelta adatta per aziende che hanno un budget limitato o intendono solo sperimentare quest’innovazione dell’industria 4.0.

Tuttavia vi sono anche alcuni svantaggi, derivati proprio dal non essere un prodotto nuovo.

Infatti, si può incorrere nel rischio di incappare in un braccio con considerevoli ore di lavoro e non adeguate manutenzioni, per cui le performance tendono a svalutare.

Inoltre, è sempre bene accertarsi che sia stato ricondizionato prima di essere immesso sul mercato.

Bisogna poi considerare i tempi di spedizione, talvolta lunghi, che possono non combaciare con situazioni di urgenza.

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