Questa serie di articoli illustra ogni fase del processo di stampaggio, dalla trasformazione di un pellet in un componente finito. Questo articolo si concentrerà sull'apertura dello stampo, sull'estrazione del pezzo e sull'automazione coinvolta, sia che i pezzi vengano estratti dallo stampo tramite caduta, aspirazione o prelievo. Le capacità robotiche della macchina di stampaggio, combinate con gli utensili di estremità del braccio robotico (EOAT), hanno un impatto diretto sulla progettazione dello stampo, sui tempi di ciclo e sui costi. In questo articolo, analizzeremo l'utilizzo di un robot per il prelievo del pezzo dallo stampo.

Uno degli obiettivi di ogni progetto è far sì che tutte le parti coinvolte comunichino e collaborino per elaborare il piano migliore. Oltre ai numerosi altri vantaggi, ciò garantisce l'acquisto delle apparecchiature di automazione corrette. Esistono molti tipi di robot. Due standard di settore sono:lineareEarticolatoI robot lineari sono in genere meno costosi, consentono una rimozione più rapida dei pezzi dallo stampo e sono più facili da programmare. Tuttavia, offrono una minore articolazione del pezzo e sono meno utili per le operazioni di post-stampaggio. Poiché i robot lineari si muovono in modo lineare, sono spesso limitati a un piano X, Y o Z e non offrono la stessa libertà di posizione di un braccio umano. I robot lineari possono essere installati sul lato operatore o non operatore della pressa, oppure all'estremità della pressa (montaggio a L).

I robot articolati sono multifunzionali, particolarmente utili per le operazioni di post-stampaggio e, grazie alla loro flessibilità simile a quella di un braccio umano, possono essere configurati per operare in spazi ristretti. Generalmente vengono montati a pavimento accanto alla macchina o sul piano di lavoro fisso della macchina stessa. Ad esempio, nelle applicazioni di post-stampaggio, come l'assemblaggio o il confezionamento, i robot articolati consentono un posizionamento orbitale personalizzato in base alla posizione richiesta per l'operazione. Tuttavia, questi robot necessitano di maggiore spazio e sono spesso più complessi da programmare proprio a causa di tali posizioni orbitali. Sono inoltre solitamente più costosi e offrono tempi di rimozione dei pezzi dallo stampo più lunghi.

EOATQuesto è un altro fattore importante. Spesso, gli stampatori scelgono la configurazione EOAT meno costosa, il che può portare a una progettazione imprecisa, incapace di mantenere le tolleranze necessarie per operare entro i limiti di processo.

Movimenti del polsoUn altro aspetto da considerare nella robotica è la rotazione pneumatica. Tradizionalmente, i robot lineari sono dotati di rotazione pneumatica di 90 gradi dalla verticale all'orizzontale, sufficiente nella maggior parte delle applicazioni di prelievo e posizionamento. Tuttavia, più spesso, sono necessari ulteriori gradi di libertà per eseguire applicazioni di post-stampaggio o semplicemente per estrarre il pezzo dallo stampo. Molte applicazioni di automazione più recenti prevedono la progettazione di pezzi con dettagli non presenti nel disegno dello stampo, il che richiede al robot di "spostare" il pezzo dallo stampo. Ciò richiede un polso servoassistito che, in sostanza, aggiunge un movimento articolato a due assi all'estremità del braccio verticale di un robot lineare.

Il tipo di polso abbinato al robot può avere un impatto diretto sulla progettazione dello stampo. Ad esempio, influisce sulla distanza di apertura dello stampo, ovvero la corsa lineare del morsetto necessaria per aprire lo stampo a sufficienza da consentire al robot di estrarre i pezzi. Un design a doppio polso contrapposto per lo stampaggio a inserti può ridurre al minimo la distanza di apertura dello stampo del 25%, semplificare la programmazione e ridurre i tempi di apertura dello stampo, migliorando così i tempi di ciclo.

Tra le opzioni per il polso, si possono considerare i requisiti di coppia, il peso del polso, il peso del carico utile (componenti e guide) e lo spazio libero aggiuntivo necessario per il polso, il carico utile e il movimento. In sintesi, la scelta del polso è dettata principalmente dai requisiti dell'applicazione, ma a volte coppie eccessive o requisiti minimi di spazio libero possono avere un ruolo più importante in questa scelta. Questi fattori vengono spesso trascurati, con conseguente guasto prematuro dei componenti o malfunzionamento totale dell'automazione.

TolleranzeNella progettazione di celle di automazione, un altro aspetto da considerare è la tolleranza di posizionamento operativa del robot. Tuttavia, in genere non ci si può affidare a questa tolleranza per garantire la precisione di posizionamento all'interno della cella, poiché l'insieme delle tolleranze della cella è spesso ben oltre le tolleranze controllate del pezzo finale. Inoltre, bisogna tenere presente che il robot si trova su una macchina in movimento. Pertanto, per una cella di automazione con tolleranze ristrette, è preferibile escludere il robot dal calcolo delle tolleranze, considerandolo semplicemente come un supporto per l'EOAT (Electronic Operator Equipment Tool), in cui l'EOAT, lo stampo e le attrezzature di automazione sono parti operative di un sistema isolato. Per garantire tolleranze più strette, si utilizzano spesso perni di posizionamento per assicurare il corretto allineamento dei riferimenti tra i tre componenti di questo sistema isolato.

VibrazioneSpesso, la principale difficoltà nel mantenere una determinata tolleranza di posizione risiede proprio in questo. Basti pensare che un robot montato su un piano di lavoro ha un componente meccanico in movimento al di sotto di sé, quindi non sorprende che sia difficile rispettare tale tolleranza. Le forze generate da una pressa per stampaggio in funzione si propagano secondo un andamento sinusoidale. Quando questa curva sinusoidale termina in corrispondenza del punto di appoggio esterno (EOAT), si generano vibrazioni ad alta frequenza.

Motivazione: il movimento sinusoidale della macchina per stampaggio si trasmette attraverso masse di metallo, e una massa maggiore consente basse frequenze, mentre una massa minore favorisce alte frequenze. Man mano che questa vibrazione sinusoidale si sposta dal piano fisso al montante del robot, alla trave di traslazione, alla corsa di spinta, al braccio verticale e infine al sistema di aggancio esterno (EOAT), la massa si riduce esponenzialmente, il che aumenta eccessivamente le vibrazioni. La soluzione consiste nell'assorbire le vibrazioni aggiungendo una gamba di supporto con una massa sufficiente e proporzionata al robot. Questa gamba fornisce un percorso per il trasferimento di tali forze a un cuscinetto antivibrante posto sul pavimento. Più grande è la gamba, maggiore è la massa, più facile sarà il suo spostamento e minori saranno le vibrazioni.

Queste considerazioni di base sui robot aiuteranno il team di stampaggio a fornire un processo di stampaggio completo e coerente.