IT201900008919A1 - Sistema per l'etichettatura automatica di semilavorati metallici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Sistema per l'etichettatura automatica di semilavorati metallici”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione e tecnica nota di riferimento La presente invenzione riguarda il campo dell'etichettatura di semilavorati metallici, in particolare i semilavorati dell'industria metallurgica.

Il termine semilavorato è qui utilizzato nella sua accezione più ampia, che ricomprende sia i semilavorati quali le bramme, le billette, le vergelle, sia i prodotti ottenuti da tali semilavorati, quali ad esempio barre o profilati.

Per tali semilavorati in uscita dalla linea di produzione vi è l'esigenza di apporre su di essi un'etichetta o targhetta che contenga un elenco di informazioni, quali il numero della colata, il lotto di appartenenza, le dimensioni, il tipo di acciaio, ecc.

Nelle soluzioni ad oggi note, le etichette impiegate riportano codici stampati, ad esempio tramite laser, inchiostri, nastri inchiostrati (ribbon) etc..

In tale contesto, la presente invenzione si propone lo scopo di fornire un metodo di etichettatura che risulti migliorato rispetto ai sistemi noti.

In particolare, il metodo qui descritto permette di ottenere un’etichettatura dei semilavorati che risulta più affidabile e può essere impiegata anche su semilavorati sottoposti a trattamenti molto intensivi, quali ad esempio trattamenti termici ad alte temperature oppure trattamenti chimici.

I suddetti scopi vengono raggiunti tramite un metodo secondo la rivendicazione 1.

La presente invenzione riguarda inoltre un sistema secondo la rivendicazione 5.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- le figure 1A-1E rappresentano in modo schematico fasi diverse del metodo qui descritto;

- la figura 2 rappresenta un esempio di etichetta realizzata nel metodo qui descritto;

- la figura 3 rappresenta una vista prospettica di insieme di una forma di attuazione del sistema qui descritto;

- la figura 4 rappresenta una vista in proiezione secondo la direzione II indicata in figura 3;

- la figura 5 rappresenta una vista in proiezione secondo la direzione III indicata in figura 3;

- la figura 6 rappresenta una vista assonometrica della testa utensile portata dal robot del sistema di figura 3.

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti o materiali ecc. In altri casi, strutture materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti della forma di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Come accennato sopra, il metodo qui descritto serve per l'etichettatura automatica o semi automatica di semilavorati metallici.

In generale, il metodo qui descritto prevede l'impiego di un sistema comprendente:

- un gruppo di alimentazione di etichette, e

- un robot dotato di una testa operativa.

Il metodo descritto prevede le seguenti fasi:

- alimentare un'etichetta dopo l'altra in successione ad un punto di prelievo di detto gruppo di alimentazione;

- prelevare in corrispondenza di detto punto di prelievo un'etichetta alla volta tramite detto robot;

- fissare detta etichetta ad un semilavorato, direttamente o attraverso un organo di fissaggio, tramite un'operazione di saldatura o aggancio o legatura eseguita tramite detto robot.

Il metodo qui descritto si caratterizza per il fatto che le etichette alimentate al suddetto punto di prelievo presentano, ciascuna, un corpo metallico planare, dotato di un dato spessore, e hanno su di sé ricavato un codice Data Matrix formato da primi moduli costituiti da corrispondenti aperture passanti che sono ricavate su detto corpo e si estendono per tutto il suo spessore, e da secondi moduli costituiti da corrispondenti aree non forate di detto corpo. Preferibilmente, il corpo delle etichette è realizzato in acciaio.

In vista di quanto sopra, si può dunque rilevare che a differenza delle soluzioni note il metodo qui descritto prevede l'impiego di etichette riportanti codici di classificazione che non sono semplicemente stampati ma sono ricavati fisicamente nel corpo dell'etichetta sotto forma di aperture passanti.

Le aperture in questione possono essere realizzate tramite processi di lavorazione di vario tipo, ad esempio tranciatura, perforatura, taglio laser, ablazione laser.

In varie forme di attuazione preferite, le aperture in questione presentano una sezione costante per l'intero spessore del corpo dell'etichetta, ciò al fine di garantire una lettura corretta da parte dei mezzi di rilevazione.

In varie forme di attuazione preferite, il corpo dell'etichetta presenta uno spessore almeno pari a 10 μm, sempre al fine di garantire una corretta lettura da parte dei mezzi di rilevazione. A tal proposito, la Richiedente ha infatti rilevato che lo spessore del corpo dell'etichetta influisce sulla resistenza meccanica del corpo dell'etichetta; al di sotto del valore indicato, il corpo dell’etichetta potrebbe essere danneggiato e non consentire la lettura da parte dei mezzi di rilevazione.

Inoltre, in varie forme di attuazione preferite, la faccia dell'etichetta destinata a rivolgersi verso l'esterno ovvero verso i mezzi di rilevazione, costituisce il risultato di un trattamento superficiale atto a ridurre la riflettività. In forme di attuazione preferite, tale faccia presenta un valore di riflettività uguale o inferiore a quello di una tipica finitura superficiale dell’acciaio di grado 2D.

Tale caratteristica facilita la lettura del codice dell'etichetta da parte dei mezzi di rilevazione. Il trattamento per ridurre la riflettività può essere rappresentato da un processo di laminatura, sabbiatura, spazzolatura, bagno chimico o laser.

Si noterà, in generale, che i codici Data Matrix così ricavati presentano una durata pressoché illimitata non essendo nella pratica sensibili, rispetto alla loro funzione, alle possibili alterazioni della superficie dell’etichetta, dovute, ad esempio, ad usura o al deterioramento per via dei processi subiti dalla stessa etichetta durante il trattamento del relativo semilavorato. Peraltro, la scelta del codice nello standard Data Matrix deriva dal fatto che la Richiedente ha verificato trattarsi dell’unico formato che è in grado di operare correttamente con la nuova modalità costruttiva descritta. E’ comunque chiaro che nella dicitura “Data Matrix” sono da ricomprendersi tutti gli standard di codice “Bidimensionale” disponibili che vengono comunemente riferiti a tale denominazione generica quali ad esempio il QR Code ed altri.

Con riferimento ora alle figure, queste illustrano una forma di attuazione preferita del metodo qui descritto e del relativo sistema atto ad implementarlo.

Come è visibile in figura 3, tale sistema comprende una stazione 10, che è atta a fornire le etichette e organizzare il loro fissaggio sui semilavorati, e un robot manipolatore 20, che svolge materialmente l'operazione di etichettatura dei semilavorati. Il blocco U rappresenta schematicamente l'unità di controllo del sistema, che governa le operazioni dei diversi mezzi.

In varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, la stazione 10 comprende, in particolare, un gruppo 12 che è predisposto per realizzare sulle etichette i rispettivi codici in formato Data Matrix, in tempo reale, e successivamente alimentare le etichette ad un punto di prelievo 12I.

Come indicato sopra, i codici data Matrix vengono formati da primi moduli costituiti da aperture passanti ricavate sul corpo dell’etichetta ed estesi per tutto il suo spessore, e da secondi moduli costituiti da corrispondenti aree non forate del medesimo corpo. I primi e i secondi moduli costituiscono gli omologhi delle celle bianche e nere (o chiare e scure) con cui viene convenzionalmente costruito un codice data Matrix. Pertanto, i principi e i criteri di distribuzione di tali primi e secondi moduli per la formazione di un dato codice sono i medesimi già noti al tecnico del settore per realizzare un codice Data Matrix costituito da celle bianche e nere, per cui tali dettagli verranno qui omessi per semplicità di trattazione.

Per realizzare le suddette aperture passanti, il gruppo 12 può essere dotato di un dispositivo quale: plotter per taglio laser, sistema di taglio o ablazione laser con testa di scansione a 2-3 assi per deflessione del fascio laser, perforatore.

La figura 2 illustra un esempio di etichetta riportante su dì sé un codice Data Matrix e caratteri per l’uomo realizzata con sistema di ablazione laser con testa di scansione a 2 assi per deflessione del fascio laser. Le aperture passanti 101 definite sul corpo dell’etichetta, rappresentano per i mezzi di rilevazione aree scure del codice, mentre le porzioni 103 della superficie esterna liscia dell’etichetta, facenti parte del codice, rappresentano aree chiare.

Per aumentare il contrasto fra le due diverse aree, è preferibile che il corpo dell’etichetta sia distanziato dalla superficie sulla quale viene applicato e si usi una illuminazione inclinata o radente il corpo dell’etichetta.

Ritornando al sistema illustrato nelle figure da 3 a 5, la stazione 10 comprende, inoltre, un gruppo 14 che presenta un serbatoio contenente gli organi di fissaggio ed è dotato di un dispositivo per convogliare tali organi ad un ulteriore punto di prelievo 14I.

Gli organi di fissaggio in questione possono corrispondere ai perni indicati nel brevetto italiano IT1422703 oppure il corpo dell’etichetta può essere saldato direttamente sul prodotto da identificare con processo di saldatura a filo continuo (MIG) o a spot (ERW).

Come illustrato in tale brevetto, i perni in questione comprendono una porzione di stelo, che è destinata ad inserirsi in un foro di dimensioni corrispondenti ricavato nell'etichetta e ad essere fissata tramite saldatura sul semilavorato, e una porzione di testa, di diametro maggiore rispetto alla porzione di stelo, che è atta a trattenere l'etichetta evitando che questa possa sfilarsi dal perno. Alternativamente, l'organo di fissaggio può essere costituito da un filo metallico o agganciato con una clip.

Gli stessi gruppi 12 e 14 possono presentare la medesima configurazione dei gruppi corrispondenti descritti nel brevetto IT1422703. In alcune forme di attuazione è possibile prevedere due gruppi 12 e due gruppi 14 così da dotare di ridondanza il sistema di etichettatura.

Con riferimento ora al robot 20, questo è destinato a svolgere una serie di operazioni, per realizzare l'etichettatura dei semilavorati. In varie forme di attuazione preferite, il robot 20 deve:

- prelevare l'organo di fissaggio;

- prelevare l'etichetta;

- determinare il punto di applicazione dell'etichetta sul semilavorato;

- applicare l'organo di fissaggio; e

- riprendere infine un'immagine dell'etichetta dopo che è stata fissata sul semilavorato.

In varie forme di attuazione preferite, così come in quella illustrata (figura 6), per poter svolgere queste operazioni il robot 20 è dotato di una testa operativa 22 che integra su di sé:

- un dispositivo 22A predisposto per prelevare l'organo di fissaggio e l'etichetta ed apporre l'organo di fissaggio sul semilavorato;

- un dispositivo di visione 22B.

Complessivamente, la testa operativa 22 può essere realizzata secondo gli insegnamenti forniti nel brevetto italiano IT1422703.

Le figure 1A-1E illustrano le varie fasi del metodo qui descritto.

In modo coordinato con l'arrivo di un nuovo semilavorato P’ dalla linea di produzione, ad esempio, da una colata in continuo, il gruppo 12 provvede a realizzare sulla etichetta T’ un codice in formato Data Matrix contenente i dati corrispondenti al semilavorato P’ (figura 1A)oltre ad eventuali caratteri per l’uomo.

Allo stesso tempo il robot 20 si porta in corrispondenza del punto di prelievo 14I del gruppo 14 prelevando con il dispositivo 22A un perno di fissaggio come descritto sopra, indicato con il riferimento O (figura 1A).

Il robot 20 si porta dunque al punto di prelievo 12I del gruppo 12 (figura 1B), per afferrare la nuova etichetta T’, che nel frattempo ha raggiunto tale punto, alimentata dal gruppo 12 dopo la formazione del codice Data Matrix.

Come descritto sopra, la faccia dell'etichetta -indicata con T’- destinata ad essere rivolta verso l'esterno, presenta un valore di riflettività predeterminato per favorire la lettura del codice Data Matrix da parte dei mezzi di rilevazione. In analogia con quanto illustrato nel brevetto IT1422703, l'etichetta viene posizionata sul punto di prelievo 12I con tale faccia rivolta verso l'alto, e il perno di fissaggio viene inserito con il suo stelo all'interno del foro ricavato sull'etichetta, la sua testa rimanendo al di sopra di questa. Etichetta e perno di fissaggio vengono da questo punto in poi mantenuti in tale reciproca posizione, fino al collegamento al semilavorato.

Successivamente, il robot 20 si porta in corrispondenza del semilavorato, rivolge il sistema di visione verso di esso, e acquisendo ed elaborando l'immagine ripresa tramite tale sistema, determina il punto di applicazione dell'etichetta (figura 1C).

A questo punto, il robot va a fissare sul punto individuato il perno con l'etichetta, tramite saldatura (figura 1D).

Una volta che l'etichetta è stata applicata, sempre tramite il dispositivo di visione 22B ne viene acquisita l'immagine, per verificare il posizionamento, la leggibilità e la correttezza del codice, e la relativa immagine viene poi archiviata in una memoria (figura 1E).

Si noti che in forme di attuazione alternative, gli organi di fissaggio possono essere alimentati direttamente alla testa operativa 22, ad esempio in modo pneumatico, attraverso un tubo che collega il contenitore degli organi di fissaggio al dispositivo 22A.

Inoltre, come già indicato sopra, il metodo qui descritto così come il sistema atto ad implementarlo non sono vincolati ad operare secondo una modalità di fissaggio che richiede l'impiego di un organo di fissaggio, ma possono, invece, anche prevedere applicazioni in cui l'etichetta viene collegata direttamente al semilavorato, sempre tramite un'operazione di saldatura.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l'etichettatura automatica o semiautomatica di semilavorati metallici, detto metodo prevedendo l'impiego di un sistema comprendente: - un gruppo (12) di alimentazione di etichette, e - un robot (20) dotato di una testa operativa (22), in cui detto metodo prevede le fasi di: - alimentare una o più etichette in successione ad un punto di prelievo di detto gruppo di alimentazione; - prelevare detta una o più etichette in corrispondenza di detto punto di prelievo tramite detto robot; - fissare detta una o più etichette ad un semilavorato, direttamente o attraverso un organo di fissaggio, tramite un'operazione di saldatura eseguita tramite detto robot, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto che le etichette alimentate a detto punto di prelievo sono formate, ciascuna, da un corpo metallico planare, dotato di un dato spessore, e hanno su di sé ricavato un codice Data Matrix formato da primi moduli (101) costituiti da corrispondenti aperture che sono ricavate su detto corpo e si estendono per tutto il suo spessore, e da secondi moduli (103) costituiti da corrispondenti aree non forate di detto corpo.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo di dette etichette presenta uno spessore almeno pari a 10 μm.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la faccia di detto corpo destinata a rivolgersi verso l'esterno costituisce il risultato di un trattamento superficiale atto a ridurre la sua riflettività rispetto alla faccia opposta, preferibilmente detta faccia rivolta verso l’esterno presentando una riflettività equivalente ad un grado di finitura superficiale dell’acciaio pari o inferiore a 2D.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, che prevede di realizzare detti primi moduli di detto codice Data Matrix tramite uno dei dispositivi di lavorazione ricompresi fra plotter per taglio laser, sistema di taglio o ablazione laser con testa di scansione a 2-3 assi per deflessione del fascio laser, perforatore.
5. 5. Sistema per l’applicazione automatica di etichette su semilavorati metallici, del tipo comprendente: - un gruppo di alimentazione di etichette (12); - un robot (20) che porta una testa operativa (22) dotata di un dispositivo predisposto per il prelievo di dette etichette e per l’esecuzione di un’operazione di saldatura per fissare dette etichette su detti semilavorati, direttamente o attraverso un organo di fissaggio; - un’unità di controllo (U); caratterizzato dal fatto che detto gruppo di alimentazione è predisposto con un dispositivo per realizzare su corpi metallici planari di dette etichette, aperture che si estendono per tutto lo spessore di detti corpi, e dal fatto che detta unità di controllo è configurata per comandare detto dispositivo in modo da realizzare su detti corpi codici Data Matrix formati da primi moduli costituiti da dette aperture realizzate da detto dispositivo, e da secondi moduli costituiti da corrispondenti aree non forate di detti corpi.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui detto dispositivo è un plotter per taglio laser, o un sistema di taglio o ablazione laser con testa di scansione a 2-3 assi per deflessione del fascio laser, o un perforatore (dotato di Punzone e matrice).
7. 7. Etichetta presentante informazioni circa un semilavorato metallico, che si caratterizza per il fatto che è formata da un corpo metallico planare, dotato di un dato spessore, e ha su di sé ricavato un codice Data Matrix formato da primi moduli (101) costituiti da corrispondenti aperture passanti che sono ricavate su detto corpo e si estendono per tutto il suo spessore, e da secondi moduli (103) costituiti da corrispondenti aree non forate di detto corpo oltre ad eventuali caratteri per l’uomo.