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L’assistente intelligente iQ motion control di Engel coordina i movimenti del robot e della pressa in modo completamente automatico ottimizzando il tempo ciclo.

Sebbene il recente aumento dei costi ne abbia enfatizzato l’importanza, la riduzione del consumo di materie prime e di energia elettrica non è l’unica strategia per migliorare l’efficienza e la marginalità dei processi di stampaggio a iniezione. Un altro fattore importante da considerare è costituito dal tempo ciclo, che gli stampatori tendono a ridurre ottimizzando principalmente le fasi di raffreddamento o di plastificazione. Più raramente si pensa ai movimenti di ingresso e uscita del robot di estrazione, così come a quello di apertura e chiusura dello stampo, soprattutto per componenti con pareti profonde, nonostante il loro impatto sia tutt’altro che trascurabile: si consideri, infatti, il tempo che si potrebbe risparmiare evitando di avviare il robot solo alla completa apertura dello stampo.

Questi aspetti vengono affrontati da Engel concentrandosi sull’interazione tra i movimenti della pressa a iniezione e del robot, ma soprattutto sull’unità di produzione nel suo insieme, facendo in modo che tutti i componenti - pressa, sistema di automazione e accessori - accedano alla medesima piattaforma di controllo e allo stesso database. Questo livello di integrazione è uno dei migliori presupposti per riuscire a ottenere tempi ciclo ridotti, ma la ricerca dei parametri di regolazione adeguati è an- cora demandata all’operatore, che deve impostare la traiettoria, la velocità e l’accelerazione del movimento di inserimento del robot nell’area stampo. L’assistente intelligente iQ motion control riduce questa complessa operazione a poche impostazioni.

Settaggio più semplice grazie ai sistemi intelligenti

I robot cartesiani si muovono da punto a punto. Durante l’apprendimento, l’operatore ne determina la traiettoria manualmente, specificando un grande numero di punti per ottimizzare il percorso. Grazie alla funzione iQ motion control, implementata di serie sui nuovi robot cartesiani viper di Engel, il robot è in grado di calcolare e ottimizzare il proprio percorso in modo autonomo, delegando all’operatore l’impostazione di pochi parametri e posizioni.

In questo modo, l’assistente intelligente non solo semplifica la procedura di settaggio e rende più rapido l’apprendimento, ma riesce anche a ridurre il tempo ciclo del processo di stampaggio a iniezione. Un altro vantaggio del software iQ è rappresentato dall’interfaccia user-friendly, che permette all’operatore di impostare facilmente la procedura di estrazione direttamente sull’unità di controllo della pressa.

iQ motion control ottimizza il percorso del robot; la traiettoria viene calcolata nel suo insieme e non generata in base al posizionamento approssimativo dei movimenti sul singolo asse.

Ottimizzazione dei movimenti

Per pianificare il movimento di ingresso del robot nell’area della pressa in modo che raggiunga la posizione di estrazione esattamente nel momento in cui lo stampo termina la corsa di apertura, è necessario tenere conto di alcune condizioni di base: i parametri impostati dall’utente finale (posizione, tolleranze lineari e movimento dello stampo) e i parametri specifici del robot (valori soglia di velocità e accelerazione ecc.).

L’ottimizzazione del movimento di ingresso prevede tre fasi, che iQ motion control elabora automaticamente. Durante la prima fase viene calcolato il tempo di percorso ottimale o tF,opt. In base all’ultimo ciclo, viene misurato il tempo che intercorre tra il raggiungimento della posizione di avvio anticipato impostata e l’apertura dello stampo. Questo intervallo corrisponde al tempo di percorso necessario a far raggiungere al robot e allo stampo le rispettive posizioni finali contemporaneamente.

Durante la seconda fase viene determinato il percorso più breve utilizzando i limiti cinematici specifici del robot (velocità massima, accelerazione massima ecc.), dei singoli assi e della tolleranza lineare definiti dall’operatore. In questo caso, tR,opt è il tempo più breve ottenibile tenendo conto delle particolari condizioni al contorno. Se la funzione di avvio anticipato è disattivata, il robot seguirà questa traiettoria eseguendo il movimento di ingresso tenendo conto dei propri limiti cinematici. La terza fase, infine, prevede l’adattamento del percorso. Quando la funzione di avvio anticipato è attivata, è necessario assicurarsi che il tempo tR,opt sia maggiore o uguale al tempo di percorso ottimale tF,opt. Nel primo caso però, dati i limiti cinematici, il robot non potrà raggiungere la posizione target simultaneamente allo stampo. Al contrario, se tR,opt è inferiore a tF,opt, il robot potrebbe avvicinarsi eccessivamente allo stam- po; per evitare che questo accada, il percorso viene adattato in modo che il tempo tR,opt sia uguale al tempo tF,opt.

I vantaggi della funzione di avvio anticipato

Spesso il tempo ciclo si allunga inutilmente perché i movimenti della pressa e del robot non sono armonizzati. Questo viene evitato nelle isole di stampaggio a iniezione di Engel perché, grazie al sistema di controllo integrato, il robot e la pressa eseguono movimenti coordinati e al momento dell’estrazione si trovano nello stesso istante rispettivamente nella posizione di estrazione e di apertura dello stampo. In questo modo, l’ingresso del robot non provoca alcun allungamento del tempo ciclo.

L’assistente intelligente iQ motion control permette di ridurre ulteriormente il tempo di ciclo. Grazie alla funzione di avvio anticipato integrata nel software, il robot può entrare nell’area della macchina senza attendere che lo stampo termini la propria cosa di apertura. La finestra di dialogo delle impostazioni visualizza un suggerimento per la posizione di avvio anticipato, che si basa sui parametri di impostazione del robot e della macchina, consentendo anche agli operatori meno esperti di sfruttare in modo efficiente e affidabile i vantaggi di questo assistente intelligente di Engel.

Affidabilità multistadio

Nonostante l’ingresso anticipato del robot nell’area della macchina, è possibile escluderne con certezza una collisione con il semi-stampo mobile, poiché iQ motion control opera con una funzione di sicurezza a due stadi. Il primo corregge il movimento del robot in caso di deviazioni dal movimento dello stampo pianificato, mentre il secondo garantisce che il robot riesca a frena- movimenti dello stampo corsa dello stampo inferiore alla posizione di avvio anticipato corsa dello stampo maggiore o uguale alla posizione di avvio anticipato movimenti del robot movimento dell’asse 1 movimento dell’asse 2 re prima del contatto con lo stampo in caso di situazioni eccezionali o di arresto di emergenza.

Inoltre, grazie allo scambio diretto di dati all’interno del sistema di controllo comune a tutte le attrezzature dell’isola di stampaggio, il robot conosce la posizione esatta del piano portastampo mobile ed è quindi in grado di fermarsi in caso di una possibile collisione, evitando così danni allo stampo e alla pinza.

Per processi semplici e complessi

iQ motion control è ideale per ottimizzare anche i processi che prevedono movimenti di estrazione semplici, ma assicura le migliori prestazioni nello stampaggio a iniezione di pezzi con pareti profonde, come componenti di alloggiamenti, cassette o contenitori (foto di apertura), perché la pressa deve eseguire una corsa di apertura dello stampo molto lunga.

Le potenzialità dell’assistente intelligente sono state dimostrate da Engel nel corso di un test condotto con un robot cartesiano viper 12. Durante le prove, condotte mantenendo una corsa di apertura dello stampo di 490 mm e una velocità massima del piano porta-stampo mobile di 1.465 mm/s, è stato ottenuto un tempo ciclo complessivo di 15 secondi. L’avvio anticipato del robot è avvenuto alla quota stampo di 303 mm, valore che ha consentito di ridurre il tempo di attesa (ossia l’intervallo che in- tercorre tra il completamento del movimento dello stampo e la fine del movimento di ingresso della pinza nell’area dello stampo) di 0,59 secondi. Il tempo di attesa fa parte a tutti gli effetti del tempo ciclo perché, in quella fase, il movimento dello stampo viene bloccato dal robot. I vantaggi ottenuti sono notevoli. Ipotizzando un processo continuo su tre turni, un tempo ciclo complessivo di 14,41 secondi permette infatti di produrre 236 parti in più per singola impronta al giorno rispetto all’estrazione sequenziale a tre punti.

Lʼottimizzazione del tempo ciclo comporta un aumento significativo della produttività; nellʼesempio considerato, una riduzione del tempo ciclo di 0,59 secondi permette di produrre 236 parti in più per singola impronta al giorno.

L’impiego di iQ motion control è indipendente dal tipo di pressa a iniezione e dal sistema di estrazione adottato, poiché si adegua automaticamente sia alla variante di estrazione esistente, che può essere verticale od orizzontale (nel caso delle macchine senza colonne), sia al tipo di deposizione, che può avvenire sul lato dell’operatore, sul lato non operatore oppure all’estremità (quest’ultima nel caso di pezzi a sviluppo longitudinale).