Maggiore potenza e raggio d’azione: robot KUKA nella produzione del vetro

Il costruttore di macchine della Bassa Austria LiSEC sta implementando per la prima volta i robot KUKA nel caricamento dei letti di tempra.

Le macchine per l'industria del vetro piano sono il pane quotidiano di LiSEC GmbH

La gamma di prodotti inizia con sistemi di taglio e selezione del vetro, componenti individuali e linee di produzione complete, nonché macchine per la lavorazione dei bordi del vetro e sistemi di precarico tramite il software corrispondente e comprende anche i servizi appropriati. "Con le nostre macchine, i nostri clienti lavorano e rifiniscono, per esempio, vetri isolanti per facciate in vetro o vetri per ringhiere di scale",spiega Bernhard Leitner, Product Manager Logistics di LiSEC. In 60 anni, la piccola azienda di lavorazione del vetro fondata da Peter Lisec nel 1961 è cresciuta fino a diventare un gruppo di ingegneria meccanica attivo a livello globale con attualmente circa 1.250 dipendenti, di cui circa 800 lavorano nella sede principale di Seitenstetten. Oltre all'Europa, i maggiori mercati di vendita dell'azienda sono gli Stati Uniti, la Cina, l'Australia e la Nuova Zelanda. La lista dei clienti annovera noti produttori di finestre, costruttori di facciate, trasformatori di vetro ecc. in tutto il mondo. "Il grado di automazione sta diventando sempre più importante per le grandi aziende e le medie imprese nell'industria del vetro piano",aggiunge Andreas Mader, Technical Expert & Project Coordinatior di LiSEC. La Bassa Austria ne tiene conto, non da ultimo attraverso la continua digitalizzazione e integrazione del software di controllo della produzione e del controllo delle macchine in una rete di impianti di livello superiore.

Robot KUKA in uso al LiSEC (c) Martin Gold

Il corrispondente know-how nell'industria delle macchine per il vetro piano

Per avere in mano queste soluzioni, LiSEC sviluppa il software internamente. Leitner: "Per i nostri clienti questo rappresenta un vantaggio, perché siamo l'unica azienda nel settore delle macchine per il vetro piano che può anche pianificare e gestire in modo completo progetti di grande entità." La chiave di tutto questo è il software, oltre all'ampia gamma di prodotti. La ricetta per il successo è presto delineata: Know-how. Leitner fornisce un quadro della situazione: "Conosciamo a fondo i processi di produzione interni dell'industria della lavorazione del vetro, conosciamo la loro pianificazione, lo svolgimento e anche le sfide." Ciò si traduce in una vasta competenza ingegneristica. Allo stesso tempo, LiSEC si trova nella fortunata posizione di poter ricevere costantemente suggerimenti da se stessa. L'azienda gestisce infatti un’impresa di lavorazione del vetro di proprietà, la Glastech Produktions- und Verfahrenstechnik GmbH. Qui risiedono anche le origini dell'azienda. E l'ambizione di costruire sempre le macchine migliori per sé è diventata la competenza principale dell’azienda della Bassa Austria. L'intenso trasferimento di know-how interno si riflette nella qualità delle macchine e degli impianti, apprezzata dai clienti di tutto il mondo.

Rispetto ai trasportatori a rulli, il robot guadagna punti per una maggiore flessibilità e precisione di ripetibilità (c) Martin Gold

La distribuzione del calore determina il posizionamento

L'automazione – come già detto – ricopre un ruolo importante per molti dei clienti di LiSEC. Quindi era solo una questione di tempo prima che i robot si facessero strada nella produzione di vetro piano, in questo caso per il cosiddetto caricamento del letto di tempra. Nel forno di tempra, il vetro isolante viene riscaldato a poco meno di 700 °C e poi raffreddato molto rapidamente per mezzo di una corrente d'aria. Questo processo, che all'apparenza sembra semplice, è piuttosto complesso, perché se si vuole far funzionare il forno di tempra con un alto rendimento si deve tener conto dell'inerzia termica dei rulli di trasporto, per esempio, e della turbolenza dell'aria generata durante il processo. Un’ulteriore complicazione è legata al fatto che le lastre di vetro sono di solito di dimensioni diverse. Se si commettono degli errori – ovvero in caso di distribuzione non uniforme del calore sulla lastra di vetro – si creano delle leggere onde sulla superficie, che riducono permanentemente la qualità del vetro, poiché disturberebbero fortemente l'impressione visiva di una facciata di vetro, per esempio. LiSEC affronta questo problema con un caricamento ottimizzato del letto di tempra. Gli strati di vetro isolante, assemblati nella sequenza corretta, vengono alimentati pezzo per pezzo al letto di tempra, in una specifica posizione variabile secondo un calcolo software altamente sofisticato, che tiene conto il più possibile delle condizioni termiche nel forno di tempra. L'esempio illustra il valore dello sviluppo del software in-house di LiSEC.

Naturalmente, il rivestimento del letto di tempra è completamente assemblato e testato prima della consegna.(c) Martin Gold

Progresso nella flessibilità

"Oltre a queste sfide importanti, si pone il problema della personalizzazione dell’impianto per ogni cliente",spiega Bernhard Leitner. "Anche in questo ambito, offriamo un alto grado di flessibilità, fino a diversi caricamenti e temperature a seconda della stagione". Un aspetto è subito chiaro: senza una profonda comprensione del processo e un know-how completo – in particolare nella parametrizzazione del software – una ditta non avrebbe alcuna possibilità sul mercato. Tuttavia, tutto dipende dall'esatto posizionamento del vetro prima dell’inserimento nel forno di tempra. Questo compito era precedentemente gestito da sistemi di trasporto a rulli, che tuttavia presentavano degli svantaggi: il consumo di spazio era importante e la flessibilità ridotta, poiché erano possibili solo posizioni di riferimento predefinite e fisse. Per questo motivo, LiSEC si avvale per la prima volta al mondo di un robot, in un impianto per un cliente australiano. I vantaggi sono subito evidenti: la flessibilità nel posizionamento è ora naturalmente enorme, al punto che le lastre di vetro possono ora essere alimentate al forno di tempra in una posizione ruotata. "Con dimensioni delle lastre di vetro di 3,30 m di larghezza, tuttavia, anche la portata del robot è cruciale", secondo Leitner. Con tali requisiti, l'offerta sul mercato dei robot si restringe rapidamente.

La facilità d'uso e l'ampio pacchetto di servizi KUKA sono molto convenienti per gli utenti. (c) Martin Gold

Elevata capacità di carico con ampio raggio d'azione

È qui che entra in gioco KUKA, perché grazie alla sua vasta gamma di prodotti, nel portafoglio del produttore di robot attivo a livello mondiale è stato possibile identificarne uno in grado di soddisfare brillantemente questo compito: il KR 180 R3500 ultra K a sei assi si distingue per un carico utile di 180 kg con una portata di 3,5 m e un ridotto peso intrinseco. E non è tutto: se le lastre di vetro sono più pesanti, non vengono sollevate dal robot ma tirate con il supporto di cuscini d'aria. La velocità è elevata e con essa la produttività: un miglioramento significativo rispetto ai trasportatori a rulli. Inoltre, lo sforzo di manutenzione è significativamente inferiore, con al contempo una migliore accessibilità. "Un’altra caratteristica del robot è l'ingombro ridotto",aggiunge Alexander Ahrer, Account Manager di KUKA, un aspetto importante soprattutto nelle modernizzazioni degli impianti, quando lo spazio disponibile è comunque limitato.

Il robot a sei assi KR 180 R3500 ultra K ha un carico utile di 180 kg con una portata di 3,5 m (c) Martin Gold

I robot KUKA in azione

In questo caso specifico, il robot è posizionato sull'unità lineare KL 4000 di KUKA, che ha anche un design sottile ed è anche completamente imbullonata. "In questo modo, i lavori di saldatura durante l'installazione non sono più necessari", secondo Ahrer. Per garantire che la superficie dei pannelli di vetro non venga danneggiata, è naturale che questi vadano trattati con delicatezza. Anche in questo contesto, un robot dalla presa sensibile rappresenta un chiaro progresso rispetto al sistema di trasporto a rulli. Inoltre, le ventose sono dotate di un involucro speciale, che previene il più possibile le impronte. E l’utilizzo dei robot comporta un ulteriore grande vantaggio: la precisione di ripetibilità dell'intero processo è aumentata ed è molto più facile identificare gli errori.

Investiamo costantemente per mantenere il funzionamento dei nostri robot il più semplice e sicuro possibile e per supportare i clienti con il nostro know-how e i servizi di ingegneria, in particolare i clienti che si approcciano a questo mondo per la prima volta.

Alexander Ahrer, Account Manager

Pacchetto assistenza completo

"Oltre alle prestazioni tecniche, ci ha convinto la facilità con cui il robot poteva essere programmato e messo in funzione",sottolinea Andreas Stöger, responsabile della programmazione della LiSEC. "Abbiamo, inoltre, potuto contare sul supporto di KUKA in ogni momento. I servizi che accompagnano il prodotto erano e sono eccellenti.” A proposito: un secondo robot identico scarica il forno dopo il processo di indurimento e completa l’impianto.