Automatizzare una macchina CNC non significa soltanto gestire in modo automatico il carico e lo scarico dei pezzi. Per rendere il processo realmente più autonomo e controllato è possibile integrare anche una delle fasi più importanti a valle della lavorazione: il controllo qualità.
In un processo tradizionale, il componente lavorato viene prelevato dalla macchina e successivamente sottoposto a verifica dimensionale. Questo passaggio può richiedere l’intervento dell’operatore e mantenere separate produzione e controllo.
Con un sistema di controllo qualità automatico CNC, invece, la verifica può entrare direttamente nel flusso produttivo: il pezzo viene prelevato dalla macchina, trasferito verso un sistema di misura e controllato prima di proseguire verso le fasi successive.
L’obiettivo non è soltanto automatizzare una misura, ma collegare lavorazione, movimentazione e controllo, rendendo disponibili informazioni utili sulla qualità del componente e sull’andamento del processo.
Cosa significa automatizzare il controllo qualità dopo la lavorazione CNC
Il controllo post-processo viene eseguito quando la lavorazione è terminata e permette di verificare che il componente rispetti le specifiche previste.
In una produzione automatizzata, anche questa fase può essere integrata nel ciclo.
Una sequenza può prevedere:
- completamento della lavorazione CNC;
- consenso al prelievo del componente;
- prelievo da parte del robot;
- trasferimento verso la stazione di misura;
- posizionamento del pezzo;
- esecuzione del controllo;
- acquisizione dell’esito;
- gestione del componente in funzione del risultato;
- prosecuzione del ciclo produttivo.
Il controllo qualità automatico diventa quindi una fase coordinata con il processo di asservimento CNC, anziché un’attività completamente separata dalla produzione.
Renishaw approfondisce il ruolo della verifica post-processo nei sistemi produttivi e il modo in cui le informazioni ottenute dal controllo possono essere utilizzate per monitorare il processo.
Controllo qualità robotizzato: il ruolo del robot
Nel controllo qualità robotizzato è importante distinguere la movimentazione del componente dalla misura vera e propria.
Il robot ha il compito di collegare fisicamente le diverse fasi del processo. Può prelevare il componente dalla macchina CNC, trasferirlo verso la stazione di controllo, posizionarlo correttamente e, terminata la verifica, movimentarlo verso la destinazione prevista.
Il sistema di misura esegue invece i controlli definiti dal programma metrologico.
Perché il ciclo funzioni correttamente, robot, CNC e sistema di misura devono comunicare attraverso stati e consensi chiaramente definiti.
Non è sufficiente, ad esempio, che il robot sappia che la lavorazione è terminata. Deve essere verificato che la macchina si trovi nelle condizioni previste per consentire il prelievo e, allo stesso modo, che il sistema di misura sia disponibile prima di depositare il componente.
Il principio è lo stesso utilizzato nell’asservimento robotizzato di una macchina utensile: ogni fase deve iniziare solo quando sono soddisfatte le condizioni necessarie per quella successiva.
Metrologia automatica e isole di misura
La metrologia automatica permette di inserire la verifica dimensionale all’interno di un processo produttivo automatizzato.
Una possibile configurazione prevede l’utilizzo di isole di misura collocate direttamente nell’ambiente produttivo, in prossimità delle macchine utensili. Il componente può così passare dalla lavorazione al controllo attraverso una movimentazione automatizzata.
La progettazione deve però tenere conto delle caratteristiche reali dell’applicazione, tra cui:
- geometria e dimensioni del componente;
- caratteristiche e tolleranze da controllare;
- frequenza delle verifiche;
- tempi ciclo;
- modalità di presa e posizionamento;
- sistema metrologico utilizzato;
- informazioni che devono essere restituite al processo.
Il punto non è quindi aggiungere semplicemente una stazione di misura accanto alla macchina utensile, ma integrarla nella logica complessiva della cella.
ROBO FEED ha già sviluppato integrazioni tra automazione robotica e sistemi dedicati al controllo dimensionale, come nel progetto realizzato con Renishaw Equator™, nel quale la movimentazione automatizzata del componente viene affiancata al controllo di processo e qualità pezzo.
Dal controllo del pezzo al controllo del processo
Uno degli aspetti più interessanti dell’integrazione tra metrologia e automazione CNC riguarda l’utilizzo delle informazioni generate durante il controllo.
La verifica dimensionale permette innanzitutto di stabilire se il componente rispetta le specifiche previste. Ma una successione di misure può fornire anche indicazioni sull’andamento del processo produttivo.
Una variazione progressiva delle quote rilevate, ad esempio, può evidenziare una deriva legata all’usura dell’utensile o alle variazioni termiche del processo.
In determinate architetture, i risultati della misura possono essere utilizzati anche per intervenire sui correttori della macchina utensile.
Il software IPC – Intelligent Process Control di Renishaw, ad esempio, utilizza i dati provenienti dal sistema Equator™ per aggiornare automaticamente gli offset utensile sui controlli CNC compatibili.
Il controllo qualità può quindi assumere una funzione più ampia: non soltanto individuare un componente fuori tolleranza, ma fornire informazioni utili per mantenere più stabile il processo produttivo.
Quali informazioni può fornire un sistema di controllo automatico
Le informazioni disponibili dipendono dal sistema metrologico utilizzato e dal livello di integrazione previsto.
Il controllo può innanzitutto restituire l’esito della misura e segnalare eventuali scostamenti rispetto ai valori o alle tolleranze impostate.
Quando i risultati vengono raccolti nel tempo, possono inoltre essere utilizzati per osservare l’andamento delle misure e individuare eventuali variazioni del processo.
In funzione dell’architettura adottata, questi dati possono quindi contribuire a:
- verificare la conformità del componente;
- individuare scostamenti dimensionali;
- monitorare eventuali derive;
- gestire i componenti non conformi;
- analizzare l’andamento delle misure;
- intervenire sul processo quando il sistema prevede uno scambio di informazioni con il CNC.
La disponibilità del dato, però, non è sufficiente. È necessario stabilire quale informazione deve generare una determinata azione e quale sistema deve gestirla.
Quando conviene integrare un’isola di misura automatica
Non esiste una configurazione valida per qualsiasi produzione.
L’opportunità di integrare un’isola di misura automatica deve essere valutata considerando il componente, il processo, i volumi produttivi e gli standard qualitativi richiesti.
Può risultare particolarmente interessante quando:
- i controlli dimensionali devono essere eseguiti con frequenza;
- la produzione richiede elevata ripetibilità;
- è necessario monitorare determinate caratteristiche del componente;
- si vogliono ridurre le movimentazioni manuali tra lavorazione e controllo;
- le macchine lavorano per periodi prolungati con presidio ridotto;
- è necessario disporre di informazioni sull’andamento del processo.
Per un Quality Manager, l’automazione del controllo permette di avvicinare la metrologia alla produzione. Per il responsabile di produzione significa invece poter progettare un flusso nel quale lavorazione, movimentazione e verifica siano maggiormente coordinate.
Controllo qualità automatico su macchine CNC esistenti
L’integrazione di un sistema di controllo qualità non riguarda necessariamente soltanto nuovi impianti.
Anche su macchine utensili CNC esistenti è possibile valutare l’introduzione di automazione robotica e sistemi di misura, verificando innanzitutto le caratteristiche dell’architettura disponibile.
Devono essere analizzati:
- CNC e relative possibilità di comunicazione;
- segnali e interfacce disponibili;
- caratteristiche della macchina utensile;
- layout e spazi;
- accessibilità del componente;
- sistema di presa;
- caratteristiche da controllare;
- sistema metrologico previsto;
- modalità di gestione dei risultati.
Come per qualsiasi progetto di automazione su una macchina esistente, la soluzione deve quindi partire dall’analisi dell’applicazione e non dalla semplice scelta del robot o del sistema di misura.
Integrare CNC, robot e metrologia: il ruolo del system integrator
Un sistema di controllo qualità automatico CNC non nasce semplicemente posizionando uno strumento di misura accanto alla macchina utensile.
Il risultato dipende dall’interazione tra CNC, robot, sistemi di presa, sensori, metrologia, software e logiche di processo.
È necessario definire cosa accade quando termina la lavorazione, quando il robot può accedere alla macchina, come deve essere posizionato il componente, quale risultato deve restituire il controllo e come deve reagire il sistema in funzione dell’esito.
Quando è previsto un feedback verso la macchina utensile, bisogna inoltre definire come il dato metrologico viene trasferito e utilizzato dal CNC.
ROBO FEED sviluppa soluzioni di automazione per l’asservimento di macchine utensili CNC, progettando l’integrazione in funzione del processo produttivo, degli spazi disponibili e degli obiettivi dell’azienda.
Integrare anche il controllo qualità permette di estendere l’automazione alla fase successiva alla lavorazione, creando un processo nel quale produrre, movimentare e controllare il componente diventano parti coordinate dello stesso ciclo. Hai bisogno di valutare l’integrazione di un sistema di controllo qualità nella tua produzione CNC? Contatta ROBO FEED per analizzare applicazione, macchina utensile, movimentazione e sistema di misura.
