I sistemi di guida automatizzata con capacità di carico pesante stanno registrando un aumento significativo della domanda. Uno dei motivi risiede nell’installazione di robot flessibili multiasse su lunghi binari. Ciò consente agli ingegneri di estendere notevolmente l'area di lavoro sfruttando al massimo il settimo asse del controller di un robot. Per molte applicazioni, un sistema a portale guidato dal movimento lineare può svolgere le stesse attività di un robot multiasse comportando costi inferiori. Inoltre, questi sistemi a portale possono essere progettati e forniti agli utenti finali da sottoassiemi o componenti standard per carichi pesanti e possono essere personalizzati per l'applicazione specifica. Ecco uno sguardo a cinque sistemi altamente configurabili che possono essere utilizzati in configurazioni a portale per l'automazione della fabbrica al posto di robot sofisticati. Iniziamo rivedendo alcuni dei concetti base del gantry.

Precisione da bassa a media

L’automazione di fabbrica non richiede sempre un elevato grado di precisione. In molti casi l'attività coinvolge prodotti pesanti e materiali dalla forma scomoda o sbilanciati. La maggior parte delle applicazioni richiedono un'elevata ripetizione, tempi di funzionamento prolungati e una lunga durata con una manutenzione minima. Spesso, i requisiti di posizionamento di precisione sono bassi. Le applicazioni di prelievo e posizionamento possono richiedere una bassa precisione durante la pallettizzazione delle casse o l'inserimento dell'articolo successivo nella coda di produzione. Le applicazioni di trasferimento di materiali possono comportare il trasferimento di prodotti con un manipolatore robotico sospeso da un'area all'altra. I robot a portale XYZ (l'asse Z si riferisce alla direzione verticale) possono posizionare e riposizionare materiali ovunque all'interno di uno spazio tridimensionale o consentire operazioni su più facce di un pezzo da lavorare. I sistemi di spruzzatura possono richiedere una bassa precisione su lunghe distanze per verniciare l'ala di un vagone ferroviario o di un aereo.

Asse Z per carichi pesanti

Quando si sposta un prodotto, la prima cosa da fare è sollevare quel carico. Spesso viene posta grande cura nella progettazione delle pinze degli effetti finali utilizzate per la manipolazione del prodotto. Una semplice macchina di sollevamento o abbassamento verticale può essere riferita a un sistema ad asse Z. Dopo che l'oggetto è stato sollevato e supportato dal sistema, tutti i movimenti genereranno carichi aggiuntivi a causa delle accelerazioni della massa. Durante il movimento ad alta velocità possono essere generati carichi significativi. La velocità viene generalmente determinata in base al tempo di ciclo sulla distanza richiesta. I carichi vengono calcolati in base all'accelerazione (+ e -) della massa. Le velocità nei tipici portali si estendono fino a 5 m/s. Pertanto, potrebbe essere necessaria una capacità di carico elevata per accogliere il movimento previsto. Inoltre, è possibile progettare una lunga durata dell'applicazione quando i requisiti di carico di lavoro rappresentano un piccolo rapporto rispetto alla capacità di carico del sistema di movimento. Gli stadi di movimento ad asse singolo possono essere combinati con altri posizionatori in varie configurazioni del portale. Il collegamento di ulteriori sistemi di movimento aggiunge portata e funzionalità e le attività possono essere eseguite su distanze più lunghe.

Robot XZ:Quando una fase di movimento lineare dell'asse Z è montata su un asse di movimento trasversale aggiuntivo, può essere definita robot XZ. Questa configurazione può sollevare un oggetto verticalmente, spostarsi in un'altra posizione in linea retta e posizionare lì l'oggetto. Questa configurazione è particolarmente utile per applicazioni pick-and-place o di trasferimento. L'estremità del robot XZ può posizionarsi e posizionarsi ovunque all'interno di un piano rettangolare. In alcuni casi la piastra di montaggio principale per l'asse X può sostenere i cuscinetti della guida lineare sull'asse Z e integrare tutta la trasmissione a pignone e il lubrificatore automatico necessari componenti. Ciò semplifica notevolmente la progettazione e riduce la massa complessiva in movimento.

Robot XYZ e portale robot X-X'-YZ:La configurazione più flessibile di un sistema a portale robotico prevede tre assi di movimento per consentire il posizionamento ovunque all'interno di un'area di lavoro tridimensionale. È meno comune avere una configurazione XYZ perché i punti di attacco dell'asse diventano vincolati allo spazio. Tuttavia, questa configurazione è ampiamente utilizzata nella saldatura automatizzata in cui vi sono ampie corse ma non carichi importanti. È molto più comune avere una soluzione con asse X parallelo in cui l'asse Y è supportato su entrambe le estremità. Questa configurazione è chiamata portale X-X'-YZ (pronunciato X, X-prime). Esempi di questa configurazione sono facili da trovare nei macchinari di produzione come i router CNC.

Configurazioni di progettazione personalizzata illimitate: esistono molti progetti possibili per un sistema di movimento automatizzato di grande formato. Un robot a portale XYZ multiasse completo può essere progettato su misura a partire dalle singole guide lineari e dai cuscinetti lineari, consentendo agli ingegneri di selezionare i migliori prodotti per ciascuna area del progetto. Le linee di prodotti esistenti forniscono componenti e sottoassiemi standardizzati, che velocizzano la configurazione e lo sviluppo utilizzando layout comuni del portale, offrendo allo stesso tempo la libertà di creare un progetto personalizzato. Ciò non è possibile con apparecchiature preconfigurate o prefabbricate che limitano il lavoro entro limiti precedentemente stabiliti.