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Ottobre 2016
Automazione e Strumentazione
ROBOTICA
applicazioni
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sostituire il lavoro manuale nella fase di costru-
zione del guscio della fusoliera e dimostrando
che l’impostazione manuale dei montanti poteva
essere automatizzata.
La fibra di carbonio pre-impregnata con resina,
denominata ‘Pre-preg’, viene inserita in uno
stampo, una sopra l’altra e in funzione dello spes-
sore della parete richiesto in diversi strati. Le parti
composite vengono indurite mediante cottura tra-
mite riscaldamento in un forno sotto pressione
a circa 180 °C. Per ottenere la rigidità richiesta
per la fusoliera di un aereo, vengono inseriti nel
guscio prefabbricato, che ha già la forma della
fusoliera, dei sostegni longitudinali aggiuntivi,
denominati montanti.
Per realizzare l’automazione di queste fasi è
necessario superare alcuni ostacoli. Negli aero-
mobili a precisione elevata, le strutture devono
essere assemblate da parti di grandi dimensioni,
non molto rigide. Contemporaneamente a ciò,
l’automazione deve convincere l’industria aero-
nautica non solo dal punto di vista tecnico ma
anche da quello economico.
La tecnologia utilizzata
La soluzione viene data da
robot programmabili
flessibili
in sostituzione di grandi apparecchiature
non flessibili. Per questo lavoro sono stati coin-
volti
robot industriali Fanuc R-2000iB/100P
con grande estensione del braccio (fino a 3.500
mm) e capacità di carico al polso elevata, poi-
ché le dimensioni della sezione dello scafo sono
della lunghezza di sette metri. In questa parte
dello scafo vengono inseriti 16 montanti. Uno
dei due robot è montato a pavimento. Il robot che
sostiene la testa dell’utensile è montato su una
rotaia. Il controllore del robot Fanuc R-30iB con-
trolla tutti gli assi, 17 assi in totale (due bracci del
robot con sei assi ciascuno, una rotaia e altri quat-
tro assi della testa di lavorazione). Inoltre, nella
testa sono installati più attuatori, integrati tramite
Profibus con il controllore del robot.
I quattro servomotori Fanuc integrati consentono
alle parti laterali di adattarsi l’una all’altra, in
modo da poter adattare la testa alle diverse geo-
metrie. L’idea è quella di utilizzare i programmi
offline, non solo per la simulazione, ma anche
per trasferire direttamente i dati offline nei pro-
grammi di produzione e di lavorare con i valori
ottenuti, ad esempio, da RobCad o Catia.
Originariamente ciascun guscio di Premium
Aerotec richiedeva un utensile separato per
il posizionamento preciso dei montanti. FFT
Edag ha invece fatto in modo che questa cosid-
detta testa di saldatura per rullatura richiedesse
un solo utensile.
I robot all’opera
I robot Fanuc R-2000iB/100P prelevano i mon-
tanti forniti allineati in parallelo con lo stampo,
li sollevano capovolgendoli, e li posizionano
con precisione millimetrica all’interno dello
stampo. Il progetto iniziale ha visto due robot,
ma il suo sviluppo prevede
quattro robot su
ciascun lato lungo dello stampo per mani-
polare montanti fino a 18 m di lunghezza
.
Ciò richiede precisione e sincronizzazione del
movimento; con la programmazione tradizio-
nale si tratterebbe di un’impresa molto difficile,
ma grazie alla funzione multi-braccio, la pro-
grammazione del robot risulta semplice.
In base alla sequenza i robot prelevano un mon-
tante ciascuno, quindi con un movimento di
capovolgimento lo trasferiscono nello stampo e
lo trattengono in posizione pochi centimetri al di
sopra della superficie del materiale, impedendo
qualsiasi oscillazione incontrollata dei montanti.
Il robot si muove lentamente con la testa di salda-
tura per rullatura lungo l’asse della rotaia finché
non sono inseriti tutti i montanti, raggiungendo
una precisione di circa tre decimi di millimetro.
Per garantire la precisione assoluta sull’intera
area di lavoro di 18 x 3,5 metri, è stato aggiunto
un sistema Leica che misura il robot nel suo
movimento in tutti i montanti in prossimità del
TCP e corregge le deviazioni che si verificano
regolando il modello 3D.
Conclusioni
L’automazione di questo complesso processo
Nel nord della Germania, a Nordenham, è sito lo stabilimento di Premium Aerotec,
che produce componenti strutturali per aerei civili e militari