A sinistra, la “Mano Industriale” presentata nel 1983 da SCHUNK, e, a destra, la pinza universale PGN-plus con guida dentata, proposta al mercato nel 2000.
Da trent’anni le pinze SCHUNK sono modelli di riferimento per l’assemblaggio e la manipolazione. Nel 1983, l’azienda leader nel settore della tecnica di serraggio e dei sistemi di presa propose al mercato la prima pinza industriale standard: la “Mano Industriale”, come venne chiamata in quegli anni, fu il punto di partenza per un rapido sviluppo che continua ancora oggi.
di Leo Castelli
Erano i primi anni ’80 quando Heinz-Dieter Schunk, Presidente di SCHUNK GmbH & Co. KG (www.schunk.com), ebbe una brillante idea. Ispirato dal boom dell’industria robotica, si rese conto di quanto fossero grezzi e ingombranti gli strumenti di presa applicati ai robot sviluppati fino a quel momento. Per via dei condotti pneumatici connessi, i moduli non risultavano ottimizzati al fine di minimizzare gli ingombri. Risultò evidente che per decretare il successo dei robot e degli altri sistemi di manipolazione, occorrevano pinze più compatte, leggere, precise e, possibilmente, anche più convenienti rispetto alle soluzioni fino a quel tempo proposte dal mercato.
Nel 1983, l’azienda ubicata a Lauffen presentò al mercato la prima pinza industriale standardizzata, invenzione che si rivelò relativamente semplice e che riscosse un notevole successo grazie all’introduzione dei passaggi aria integrati. Taglie differenziate consentirono ai progettisti di elaborare studi specifici e, di conseguenza, di approntare soluzioni particolarmente efficienti. La “Mano Industriale” sviluppata da SCHUNK divenne il punto di partenza di un percorso innovativo lungo 30 anni. Le pinze ideate dall’azienda tedesca sono infatti famose per precisione, durata e robustezza e sono sinonimo di stabilità ed efficienza nei processi d’assemblaggio e manipolazione.
DA SEMPLICE PINZA A MODULO INTELLIGENTE
SCHUNK, dato lo spirito fortemente pionieristico, ha sempre impresso nuovi sviluppi ai sistemi di presa. Un esempio significativo è la guida dentata brevettata, proposta al mercato nel 2000, considerata ancora oggi un modello di riferimento per la tecnica di presa. Questa guida ha reso infatti possibile la progettazione e costruzione di moduli particolarmente compatti, come la pinza universale PGN-plus apprezzata a livello mondiale, e ha permesso di eseguire lavorazioni veloci e precise.
Qualche anno dopo – siamo nel 2006 –, la Casa di Lauffen ha riconfermato il proprio spirito di pioniere con un apposito programma di sistemi di presa mobili. Accanto alle unità rotanti meccatroniche e ai bracci robotici leggeri, è stata aggiunta la mano destrorsa SDH per il settore industriale: una mano a tre dita tattili indicata per i più diversi scenari nel panorama dei sistemi di presa, perfettamente adattabile alle applicazioni nella robotica di servizio. Un’ultima aggiunta in questo segmento di mercato è la mano a cinque dita: una soluzione che assomiglia incredibilmente al modello umano in termini di dimensioni, forma e mobilità.
Ma anche nel comparto della robotica industriale SCHUNK ha saputo imporre il proprio spirito pionieristico: nel 2008, il leader di mercato nei sistemi di presa ha associato ai concetti insiti nella pinza elettrica a corsa lunga LEG temi futuristici come quelli attinenti i bracci robotici leggeri, la meccatronica e la modularità. Nel 2011, all’interno dell’iniziativa “Mechatronik3”, i tecnici della casa tedesca definiscono e propongono al mercato un programma completo di moduli ad azionamento elettrico, tra i quali spiccano: la più potente pinza ad azionamento elettrico per piccoli componenti, il modello EGP; la pinza a corsa lunga regolabile EGA; la pinza parallela intelligente e sensibile WSG.
L’ultima generazione di pinze indica chiaramente la direzione che la società ha preso: componenti high-tech d’avanguardia assicurano la gestione dei processi con un elevato ed unico grado di flessibilità. Lo stesso modulo consente di gestire tutte le tipologie di presa. In modo sequenziale, o senza tempi di collaudo, i moduli sensibili ed altamente efficienti permettono di manipolare componenti più diversi tra loro. Posizione delle dita e forza di presa possono essere adattate al particolare così da rispondere ad ogni specifica necessità di presa. Sensori, sistemi di controllo e regolazione ed un browser web per gestire la “comunicazione” interna e quella con gli altri componenti dell’impianto sono integrati nella pinza stessa. Ogni modulo può essere controllato e regolato in modo facile e senza installazione di software aggiuntivo.
Il paragone tra le moderne pinze SCHUNK e la “Mano Industriale” del 1983 illustra chiaramente il salto nel tempo compiuto dalla tecnica di presa negli ultimi trent’anni: da semplici componenti meccanici a moduli high-tech intelligenti, potenti ed altamente efficienti, soluzioni che consentono agli utenti l’esecuzione di lavorazioni e processi in estrema flessibilità.
Oltre 10.000 prodotti SCHUNK assicurano oggi al mondo intero il più vasto programma standard di moduli di presa e componenti modulari: dalle pinze ai moduli rotanti, agli assi lineari, alle veloci unità di Pick & Place, ai sistemi di presa mobili, fino ai compatti accessori per la robotica. D’altro canto, con il trascorrere degli anni, le numerose intersezioni con il programma sviluppato da SCHUNK per la tecnica di serraggio hanno ampiamente dimostrato la facilità con cui gli utenti possono trarre vantaggio dalla sinergia presente tra i prodotti dei due settori trattati dalla casa tedesca.
A sinistra, la mano a tre dita SDH unisce i vantaggi di una pinza industriale a quelli della mano umana, e, a destra, la mano a cinque dita: nell’immagine è montata sul sistema Powerball Lightweight Arm LWA 4P.
UN CORPO IN FIBRA DI CARBONIO
Sull’onda dell’innovazione continua finora descritta, alla EMO di Hannover, al padiglione 3 stand H21, viene esposta la pinza a corsa lunga CGH, un’altra pietra miliare nel campo della manipolazione: per la prima volta, il leader nel settore della tecnica di serraggio e dei sistemi di presa è riuscito a rendere standard una pinza leggera con corpo in fibra di carbonio. Il modulo, estremamente versatile ed efficiente, consente d’incrementare la dinamicità di un impianto senza impiego di robot più piccoli. La pinza CGH, risultato di avanzati metodi di simulazione, prove intensive e processi di produzione d’avanguardia, sfrutta a proprio vantaggio le particolarità della fibra di carbonio di cui è composta: il suo modulo è circa quattro volte più elastico e presenta una resistenza alla trazione doppia rispetto a quella di un corpo in alluminio; inoltre, pesa circa il 40% in meno. Al fine di sfruttare tutti i vantaggi che derivano dalla tecnologia in fibra composita e, allo stesso tempo, di garantire elevata stabilità alla pinza, gli sviluppatori SCHUNK hanno progettato la struttura in fibra di carbonio del corpo pinza, prodotto con processo RTM, secondo le proprie esigenze operative. È stato così possibile realizzare una pinza leggera ed estremamente resistente a flessioni e torsioni: con un peso di soli 11,7 kg, la pinza CGH dispone di una forza di presa di 2.500 N e di una corsa variabile per dito fino a 160 mm. È possibile manipolare pezzi in modo dinamico fino a 12,8 kg. Al fine di distribuire in modo ottimale i momenti che agiscono su tutti i rulli, i cilindri delle guide sono stati girati sui cuscinetti in modo disaccoppiato: la pinza raggiunge così un’efficienza elevata, circa il 90% dell’energia utilizzata giunge alle dita. Il modulo è adattabile con precisione al rispettivo carico, con giusto numero e distanza tra le guide, distanza che può essere facilmente aumentata per forze di presa particolarmente elevate o nel cado di dita particolarmente lunghe. Sono disponibili dita con lunghezza superiore ai 1.000 mm: su tutta la lunghezza agiscono forze di serraggio quasi identiche.
Un ulteriore aumento dell’efficienza della pinza è possibile ridimensionando la corsa a qualsiasi dimensione, in posizione finale smorzata. Le posizioni “aperto” e “chiuso” sono facilmente regolabili in base alle esigenze, così da evitare lo sfiatamento completo del cilindro dopo ogni ciclo, fattore che riduce al minimo il tempo ciclo e il consumo d’aria. La trasmissione quasi priva di gioco e le dita sincronizzate assicurano che la pinza funzioni in modo preciso anche con corse variabili. La pinza è così in grado di manipolare, in caso di necessità, particolari grossi e piccoli in successione. Grazie alla flangia ISO, infine, la pinza CGH può essere direttamente adattata a una molteplicità di robot.
PASSI NELLA STORIA
Per concludere ripercorriamo insieme ai tecnici di SCHUNK i passi più significativi compiuti nel settore dei sistemi di presa e manipolazione: nel 1983 viene sviluppata la “Mano Industriale”, la prima pinza al mondo standardizzata; del 2000 è la PGN-plus, la prima pinza con guida dentata brevettata; nel 2006, la società, propone SDH, una mano industriale a tre dita ideale per la robotica di servizio, che verrà completata nel 2012 con il modello a cinque dita, soluzione talentuosa quasi quanto quella umana; nel 2008 nasce LEG, combinazione perfetta di un braccio robotico leggero con la tecnologia meccatronica e i concetti di modularità; nel 2010 ecco MPG-plus, la pinza parallela ad elevate prestazioni per piccoli componenti; nel 2011, viene realizzata EGP, la più potente pinza ad azionamento elettrico per piccoli componenti. E siamo al 2013: in EMO, SCHUNK è presente con CGH, la prima pinza leggera standardizzata con corpo in fibra di carbonio.
Un peso leggero con un’elevata forza di presa: l’ultimo ritrovato di SCHUNK è la pinza a corsa lunga CGH dal peso di soli 11,7 kg.
