Progetto Isola Robotizzata. A n d r e a A p o s t o l i A n d r e a B o r t o l o t t i S a m u e l e S a n d r i n i

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Progetto Isola

Robotizzata

A n d r e a A p o s t o l i A n d r e a B o r t o l o t t i S a m u e l e S a n d r i n i

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Introduzione

DEFINE

• Specifiche

• Calcolo TT, OEE

MEASURE

• Sequenze

• Layout preliminare

ANALYSE

• Scelta robot e gripper

• Layout definitivo

• Sicurezza

DESIGN

• Robot Studio

VERIFY

• Test di fattibilità

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Calcolo OEE

Pesatura Valore udm

T setup 0 s / sett

T manutenzione 640 s / sett

Scarti 10000 ppm

Disponibilità 99.80 % Rendimento 99.00 % Qualità 99.00 %

OP10 Valore udm

T setup 1080 s / sett T manutenzione 10800 s / sett

Scarti 14000 ppm

OP30 Valore udm

T setup 0 s / sett

T manutenzione 18000 s / sett

Scarti 5000 ppm

INTERA CELLA Disponibilità Rendimento Qualità OEE

91.00 % 94.09 % 97.13 % 82.98 %

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Calcolo Takt Time

𝑇𝑇

_{𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒}

= 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑒

𝑑𝑜𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 × 𝑂𝐸𝐸 = ^{3∗6∗5∗3600}

2700 × 0.8298 = 99 𝑠/𝑝𝑧

pz/settimana

Giorni / settimana Ore / turno

Turni / giorno Secondi / ora

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Tempi

Sequenza tempi da consegna con pesatura in mascheratura a OP 10:

➢ tempo ciclo 108 s

PRIMO TENTATIVO

RIDUZIONE TEMPI CARICO - SCARICO

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Sequenza definitiva

75

120 99

31 37 10

58

0 20 40 60 80 100 120 140

Tempo ciclo Ramp up Takt time Tempo att. Robot Idle time OP30 Idle time OP10 Idle time Buffer

40.00%

73.33%

5.33%

41.33%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

U. OP30 U. OP10 U. Buffer S. Robot

s

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Studio delle sequenze

SEQUENZA CON SOFFIATURA OPZIONALE

SEQUENZA CON SCARTO

2 ROBOT DOPPIA PINZA

Lavorazione aggiuntiva eseguita in mascheratura Tempo ciclo 75 s

Incremento Utilizzo OP30 Aumento OEE

Gestione dello scarto eseguito in mascheratura

Tc ridotto da 75 a 70 s (-6.6 %) Progettazione di un

afferraggio più complesso Payload superiore

Punto di presa in macchina vicino al telaio

OP 10 e OP30 possono essere eseguite in contemporanea Asservimento macchine differenti (no collisioni) Tempo ciclo 65 s

Saturazione Robot 1: 27.6%

Saturazione Robot 2: 20 % Impiego di due robot

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Pezzi

Flacone R20 Tanica X01

CODICE X01 R20

Massa 4kg 1 kg

LxHxW 350 x 450 x 175 mm^3

250 x 350 x 55 mm^3 Rapporto

H/min(L,W) 2,57 6,35

Sottosquadri Maniglia Bordo del collo

Simmetria Planare Planare

Materiale (coef.

attrito con alluminio)

PET (0,2) PET (0,2)

Orientamento Verticale Verticale

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Griffe

MESSA IN TAVOLA E VISTA ASSONOMETRICA

MODALITÁ DI PRESA DELLA TANICA

MODALITÁ DI PRESA DEL FLACONE

H

L H W MASSA

85 mm 115 mm 60 mm 1.02 kg

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Gripper (1)

PGF - 125

• Gripper parallelo

• Azionamento pneumatico

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Gripper (2)

❑ Dimensioni delle griffe supportate:

❑ Forza di chiusura e momenti massimi:

36 %

62 %

85 mm

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Compensatore (1)

• Compensa disallineamenti dei pezzi con il gripper

• Può limitare ulteriormente le accelerazioni

• Aumenta il payload

AGE-XY-050

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Compensatore (2)

Assi Massima

Accelerazione [m/s^2]

X 31.3 Y 4.66 Z 5.80

MOMENTI MASSIMI

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Sistema di afferraggio

Scelte adottate:

• griffe progettate ad hoc bivalenti

• gripper parallelo form fit (force fit per evitare rotazioni indesiderate)

• gripper ad azionamento pneumatico

• sistema di compensazione delle inaccuratezze

• interfacciamento standard ISO 9409

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Robot IRB 4600 20/2.5

Massa da spostare:

11,76 kg

Sbraccio richiesto minimo:

2,4 m

Distanza da raggiungere:

2,0 m

Payload richiesto minimo:

14,11 kg

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Layout della cella

Caratteristiche chiave:

• layout a U

• Flessibile

• Un unico robot posizionato al centro della cella

• Spazi sufficienti a disposizione

• Assenza di buffer tra le macchine

VERIFICA WORKSPACE LAYOUT PRELIMINARE

PESA

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Sicurezza (1)

DEFINIZIONE DEL SAFEGUARDED SPACE

PORTA INTERBLOCCATA (SENSORE EDEN)

Pericolo parti in movimento e rotazione

Gestione ingresso manutentori e personale qualificato

PROCEDURA ADOTTATA

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Sicurezza (2)

BARRIERE OPTOELETTRONICHE BARRIERE MECCANICHE

PARATIE

Rischio intrusione (aperture ingresso uscita pezzi)

Rischio di schiacciamento, collisione e cesoiatura

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Sicurezza (3)

Accorgimenti aggiuntivi:

• Indicatori visivi di allarme

• Pulsanti di emergenza nei pressi del robot, sul controllore e sulla teach pendant (mobile)

• interruzione ciclo e switch a velocità manuale T1 qualora vi sia l’apertura della porta

Da gestire il rischio di trascinamento, collisione e abrasione con il nastro

trasportatore esterno a seconda del ciclo produttivo a monte e a valle.

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Progettazione RobotStudio (1)

FASE 1: Verifica raggiungimento target FASE 2: Inserimento macchine FASE 3: Inserimento convogliatore, gripper e pezzi

FASE 4: Implementazione ciclo FASE 5: Dispositivi di sicurezza, eventi per porte FASE 6: Accorgimenti conclusivi e test

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Progettazione RobotStudio (2)

CELLA ROBOTIZZATA CONCLUSIVA CICLO BASE

Scarico OP10 Carico OP30

Scarico Buffer Carico OP10

Presa convogliatore Carico Buffer

Scarico OP30, Carico Tavola

LOGICA DEL CICLO (MACCHINA A STATI) SEQUENZA

RAMP-UP

CICLO CONTINUO

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Segnali RobotStudio

Input:

➢ Tanica presente / Flacone presente

un sensore sul convogliatore avvisa la presenza del pezzo da caricare

➢ Buffer / OP10 / OP30 scarico

segnale che ogni macchina invia al controllore quando la lavorazione è completata

Output:

➢ Crea tanica / flacone

solo utile per la simulazione, usato per creare il pezzo da lavorare

➢ Muovi tavola

segnale inviato alla tavola rotante per farla ruotare di un passo predefinito

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Verify

Tempo ipotizzato [s]

Tempo osservato [s]

Carico Buffer 8 ~ 8

Scarico Buffer - Carico OP10

10 ~ 6

Scarico OP10 - Carico OP30

10 ~ 6

Scarico OP30 3 ~ 6

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑜𝑠𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡𝑜 = 68 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖 𝑃𝑒𝑧𝑧𝑖 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑜𝑡𝑡𝑖 = 3953 𝑝𝑧 (+46 %)

(𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑖𝑝𝑜𝑡𝑖𝑧𝑧𝑎𝑡𝑜 = 75 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖)