I sistemi automatizzati di guida del movimento con elevate capacità di carico stanno registrando un aumento significativo della domanda. Una delle ragioni di questo successo risiede nell'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 del robot. Per molte applicazioni, un sistema a portale con guida lineare può svolgere le stesse funzioni di un robot multiasse, con costi inferiori. Inoltre, questi sistemi a portale possono essere progettati e forniti agli utenti finali a partire da sottogruppi o componenti standard per carichi pesanti e possono essere personalizzati in base all'applicazione specifica. Ecco una panoramica di cinque sistemi altamente configurabili che possono essere utilizzati in configurazioni a portale per l'automazione degli impianti di produzione, in sostituzione di robot sofisticati. Iniziamo esaminando alcuni concetti di base relativi ai sistemi a portale.

Precisione da bassa a media

L'automazione industriale non sempre richiede un elevato grado di precisione. In molti casi, il compito riguarda prodotti pesanti e materiali di forma irregolare o sbilanciati. La maggior parte delle applicazioni richiede elevata ripetibilità, tempi di funzionamento prolungati e lunga durata con manutenzione minima. Spesso, il requisito di precisione nel posizionamento è basso. Le applicazioni di prelievo e posizionamento possono richiedere una bassa precisione durante la pallettizzazione delle casse o il posizionamento dell'articolo successivo nella coda di produzione. Le applicazioni di trasferimento materiali possono prevedere lo spostamento di prodotti da un'area all'altra tramite un manipolatore robotico aereo. I robot a portale XYZ (l'asse Z si riferisce alla direzione verticale) possono posizionare e riposizionare materiali in qualsiasi punto di uno spazio tridimensionale o consentire operazioni su più facce di un pezzo. I sistemi di verniciatura a spruzzo 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 movimenta un prodotto, la prima operazione consiste nel sollevarlo. Spesso si presta molta attenzione alla progettazione delle pinze terminali utilizzate per manipolare il prodotto. Una semplice macchina per il sollevamento o l'abbassamento verticale può essere definita come un sistema ad asse Z. Dopo che l'oggetto è stato sollevato e supportato dal sistema, ogni movimento genera carichi aggiuntivi dovuti alle accelerazioni della massa. Carichi significativi possono essere generati durante i movimenti ad alta velocità. La velocità viene in genere determinata in base al tempo di ciclo sulla distanza richiesta. I carichi vengono calcolati in base all'accelerazione (+ e -) della massa. Le velocità nei portali tipici raggiungono i 5 m/s. Pertanto, potrebbe essere necessaria una elevata capacità di carico per gestire il movimento previsto. Inoltre, è possibile progettare una lunga durata di servizio quando i requisiti di carico di lavoro rappresentano una piccola percentuale della capacità di carico del sistema di movimentazione. Le piattaforme di movimentazione a singolo asse possono essere combinate con altri posizionatori in varie configurazioni di portali. L'aggiunta di ulteriori sistemi di movimentazione aumenta la portata e la funzionalità, consentendo di eseguire operazioni su distanze maggiori.

Robot XZ:Quando una piattaforma di movimento lineare sull'asse Z viene montata su un ulteriore asse di movimento trasversale, si parla di robot XZ. Questa configurazione consente di sollevare un oggetto verticalmente, spostarlo in linea retta in un'altra posizione e depositarlo. Questa configurazione è particolarmente utile per applicazioni di prelievo e posizionamento o di trasferimento. L'estremità del robot XZ può posizionarsi e raggiungere qualsiasi punto all'interno di un piano rettangolare. In alcuni casi, la piastra di montaggio principale per l'asse X può alloggiare i cuscinetti di guida lineare sull'asse Z e integrare tutti i componenti necessari per la trasmissione a pignone e il sistema di lubrificazione automatica. Ciò semplifica notevolmente la progettazione e riduce la massa mobile complessiva.

Robot XYZ e portale robotizzato X-X'-YZ:La configurazione più flessibile di un sistema a portale robotizzato prevede tre assi di movimento per consentire il posizionamento in qualsiasi punto all'interno di un'area di lavoro tridimensionale. Una configurazione XYZ è meno comune perché i punti di fissaggio degli assi risultano vincolati dallo spazio. Tuttavia, questa configurazione è ampiamente utilizzata nella saldatura automatizzata, dove sono presenti ampi spostamenti ma non carichi significativi. Molto più comune è una soluzione con assi X paralleli, in cui l'asse Y è supportato su entrambe le estremità. Questa configurazione è chiamata portale X-X'-YZ (pronunciato X, X primo). Esempi di questa configurazione si trovano facilmente in macchinari di produzione come le fresatrici CNC.

Configurazioni di design personalizzate illimitate: esistono numerose configurazioni possibili per un sistema di movimentazione 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 prodotti più adatti per ogni area del progetto. Le linee di prodotti esistenti offrono componenti e sottogruppi standardizzati, che velocizzano la configurazione e lo sviluppo grazie all'utilizzo di layout di portale comuni, offrendo al contempo la libertà di creare un design personalizzato. Ciò non è possibile con apparecchiature preconfigurate o prefabbricate che limitano il lavoro entro limiti predefiniti.