I sistemi di guida automatica del movimento con capacità di carico elevate stanno registrando un aumento significativo della domanda. Uno dei motivi è l'installazione di robot multiasse flessibili su lunghe rotaie. Ciò consente agli ingegneri di ampliare notevolmente l'area di lavoro sfruttando appieno il settimo asse del controllore robot. Per molte applicazioni, un sistema a portale con guida lineare può svolgere le stesse attività di un robot multiasse, con costi inferiori. Inoltre, questi sistemi a portale possono essere progettati e forniti agli utenti finali a partire da sottosistemi o componenti standard per carichi pesanti e possono essere personalizzati per l'applicazione specifica. Ecco cinque sistemi altamente configurabili che possono essere utilizzati in configurazioni a portale per l'automazione di fabbrica al posto di robot sofisticati. Iniziamo esaminando alcuni dei concetti base dei sistemi a portale.

Precisione da bassa a media

L'automazione industriale non richiede sempre un elevato grado di precisione. In molti casi, il lavoro riguarda prodotti pesanti e materiali dalla forma irregolare o sbilanciati. La maggior parte delle applicazioni richiede elevata ripetibilità, tempi di funzionamento prolungati e lunga durata con una manutenzione minima. Spesso, il requisito di posizionamento di precisione è basso. Le applicazioni pick and place possono richiedere una bassa precisione durante la pallettizzazione di scatole o l'inserimento dell'articolo successivo nella coda di produzione. Le applicazioni di trasferimento materiali possono comportare lo spostamento di prodotti da un'area all'altra con un manipolatore robotico aereo. I robot a portale XYZ (l'asse Z si riferisce alla direzione verticale) possono posizionare e riposizionare i materiali in qualsiasi punto dello spazio tridimensionale o consentire operazioni su più facce di un pezzo. I sistemi di spruzzatura possono richiedere una bassa precisione su lunghe distanze per verniciare un vagone ferroviario o l'ala di un aereo.

Asse Z per impieghi gravosi

Quando si sposta un prodotto, la prima cosa da fare è sollevare il carico. Spesso si presta grande attenzione alla progettazione delle pinze end-effector utilizzate per la manipolazione del prodotto. Una semplice macchina di sollevamento o abbassamento verticale può essere definita 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. Carichi significativi possono essere generati durante il movimento ad alta velocità. La velocità è in genere determinata in base al tempo di ciclo sulla distanza richiesta. I carichi sono calcolati in base all'accelerazione (+ e -) della massa. Le velocità nei portali tipici raggiungono i 5 m/s. Pertanto, potrebbe essere necessaria una capacità di carico elevata per supportare il movimento previsto. Inoltre, è possibile progettare una lunga durata nell'applicazione quando i requisiti di carico di lavoro sono un rapporto piccolo rispetto alla capacità di carico dei sistemi di movimento. Le unità di movimento monoasse possono essere combinate con altri posizionatori in varie configurazioni di portali. L'aggiunta di sistemi di movimento aggiuntivi aumenta la portata e la funzionalità, consentendo di eseguire le attività su distanze maggiori.

Robot XZ:Quando una tavola lineare con asse Z è montata su un asse trasversale aggiuntivo, può essere definita robot XZ. Questa configurazione può sollevare un oggetto verticalmente, spostarsi in un'altra posizione in linea retta e posizionarvi l'oggetto. Questa configurazione è particolarmente utile per applicazioni pick-and-place o di trasferimento. L'estremità del robot XZ può posizionarsi e localizzare qualsiasi punto all'interno di un piano rettangolare. In alcuni casi, la piastra di montaggio principale per l'asse X può supportare i cuscinetti della guida lineare sull'asse Z e integrare tutti i componenti necessari per l'azionamento del pignone e il lubrificatore automatico. 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 in qualsiasi punto all'interno di un'area di lavoro tridimensionale. È meno comune avere una configurazione XYZ perché i punti di attacco degli assi sono vincolati dallo spazio. Tuttavia, questa configurazione è ampiamente utilizzata nella saldatura automatizzata, dove sono presenti ampie corse ma non carichi significativi. 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 in macchinari di produzione come i router CNC.

Configurazioni di progettazione personalizzate illimitate: Esistono numerose possibilità progettuali per un sistema di movimento automatizzato di grande formato. Un robot a portale multiasse XYZ completo può essere progettato su misura a partire dalle singole guide lineari e dai cuscinetti lineari, consentendo agli ingegneri di selezionare i prodotti migliori per ogni aspetto del progetto. Le linee di prodotto esistenti offrono componenti e sottosistemi standardizzati, che velocizzano la configurazione e lo sviluppo utilizzando layout di portale comuni, offrendo al contempo la libertà di creare un progetto personalizzato. Ciò non è possibile con apparecchiature preconfigurate o preassemblate che limitano il lavoro entro limiti precedentemente stabiliti.