Il controllo della posizione presuppone che il pezzo si trovi nel punto previsto dal programma. La rettifica, la lucidatura, l’inserimento, la sbavatura e il mantenimento del contatto con la superficie mettono in crisi questa ipotesi, perché la forza di contatto varia in base alle tolleranze, all’usura, agli errori dell’attrezzaggio e alle variazioni del materiale.

Il controllo della forza introduce un altro anello di retroazione. Il robot misura l’interazione e regola il movimento o la forza comandata, affinché il processo possa tollerare piccole differenze geometriche senza carichi eccessivi.

Il rilevamento al polso misura il contatto vicino all’utensile, ma rileva anche la massa dell’utensile, l’accelerazione e le forze dei cavi.

Scegliere deliberatamente la fonte di retroazione

I controllori dei robot stimano la coppia dei giunti a partire dalla corrente del motore e dai dati del modello. Questo rilevamento integrato evita hardware aggiuntivo e può supportare il rilevamento delle collisioni o una compliance generale. La sua precisione è influenzata dall’attrito della trasmissione, dalla calibrazione del carico, dalla postura e dal movimento dinamico.

Un sensore esterno di forza-coppia a sei assi misura più vicino al processo e può rilevare forze e momenti più piccoli. Gli svantaggi sono l’aumento della massa, il cablaggio, il rischio di sovraccarico, la calibrazione e l’aggiunta di un ulteriore componente nella catena meccanica.

La modalità di controllo deve corrispondere all’attività

Il rilevamento del contatto arresta o modifica la sequenza quando viene superata una soglia. La compliance consente uno spostamento sotto carico. Il controllo a forza costante regola un valore obiettivo lungo gli assi selezionati, mentre sugli altri resta attivo il controllo della posizione. Nelle attività di inserimento, i pattern di ricerca possono combinarsi con i limiti di forza per individuare l’allineamento.

La stabilità del contatto dipende dalla rigidità dell’utensile, dalla dinamica del robot, dalle variazioni della superficie e dalla regolazione del controllore.

Separare il controllo del processo dalla sicurezza

Una soglia di controllo della forza utilizzata per la qualità non è automaticamente una funzione di sicurezza. La protezione del personale richiede una valutazione dei rischi e un’architettura con funzioni di sicurezza certificate. I bordi degli utensili, i pezzi caldi, l’energia intrappolata e la quantità di moto del carico restano pericoli anche quando il robot rileva la coppia.

La messa in servizio dovrebbe verificare i dati corretti del carico e del centro di gravità, il bias del sensore, la velocità di avvicinamento, la forza massima, la perdita della retroazione, il recupero dalle collisioni e il comportamento con utensili usurati. L’analisi degli andamenti può rivelare un aumento della forza di inserimento, lo spostamento dell’attrezzaggio o l’usura dell’abrasivo prima che la qualità venga compromessa.

L’hardware per il movimento può essere consultato nella sezione azionamenti e controllo del movimento, mentre i componenti specifici per robot sono disponibili nella collezione ABB Robotics.

Il confine dell’integrazione

Il PLC dovrebbe scambiare stati chiari—pronto, contatto rilevato, processo completato, risultato della qualità e guasto—anziché gestire nei minimi dettagli il loop della forza ad alta frequenza del robot. In questo modo il comportamento deterministico dei servoazionamenti resta all’interno del controllore del robot, preservando al contempo la visibilità della sequenza a livello macchina.

Opinione dell’autore: il controllo della forza non è una soluzione universale per attrezzaggi inadeguati. Offre il massimo valore quando la ripetibilità meccanica è già ragionevole e il contatto adattivo viene utilizzato per assorbire la variabilità residua, producendo al contempo dati diagnostici.