Disponibili in una vasta gamma di prestazioni e prezzi, i robot stanno diventando onnipresenti in tutti i tipi di operazioni di produzione industriale. Comprendere le capacità di ciascun tipo di robot è fondamentale per fare la scelta migliore per la tua azienda.

Per mezzo secolo, l’immagine delle grandi carrozzerie di automobili e camion articolate con robot di saldatura a sei assi è rimasta fissa nell’immaginazione popolare. I robot vengono utilizzati in settori diversi come quello sanitario, alimentare e delle bevande, della produzione dell'acciaio e dello stoccaggio, ovunque siano presenti compiti ripetitivi o impegnativi dal punto di vista ambientale o ergonomico che possono essere svolti in modo più rapido, affidabile e/o più conveniente. Oggi i robot stanno persino assemblando nuovi robot.

I robot sono dotati da uno a sette assi, ciascuno dei quali fornisce un certo grado di libertà. Un portale cartesiano a due assi solitamente traccia sugli assi XY o YZ. Un robot a tre assi ha tre gradi di libertà e svolge le sue funzioni attraverso gli assi XYZ. Questi piccoli robot hanno una forma rigida e non possono inclinarsi o ruotare, sebbene possano avere strumenti collegati che possono ruotare o adattarsi alla forma di un piccolo carico utile. I robot a quattro e cinque assi hanno ulteriore flessibilità di rotazione e inclinazione. Un robot articolato a sei assi ha sei gradi di libertà: la flessibilità di spostare oggetti in qualsiasi direzione o ruotarli in qualsiasi orientamento. Questi robot a sei assi vengono generalmente scelti quando un'applicazione richiede la manipolazione complessa di un oggetto grande o pesante. I robot a sette assi sono in grado di effettuare ulteriori orientamenti per manovrare gli utensili in spazi ristretti. Possono operare più vicino al pezzo da lavorare rispetto ad altri robot articolati per un potenziale risparmio di spazio.

Robot articolati
La popolarità dei robot articolati a sei e sette assi riflette la grande flessibilità consentita dai sei gradi di libertà. Sono facili da programmare, sono dotati di un proprio controller e le sequenze di movimento e l'attivazione degli I/O possono essere programmate tramite un terminale di apprendimento intuitivo. Possono avere una portata notevole, oltre i tre metri con alcuni modelli. Questa gamma di dimensioni rende i robot articolati adatti a un gran numero di settori e applicazioni che comportano la produzione o lo spostamento di materiali o prodotti finiti.

In base alla progettazione, il robot articolato occupa spazio e ingombro che non possono essere utilizzati per altri scopi. Ha anche singolarità, cioè posizioni e orientamenti nello spazio circostante a cui non può accedere. Queste limitazioni spaziali richiedono precauzioni di sicurezza più complesse poiché il robot verrà spesso utilizzato in zone in cui sono presenti lavoratori.

Robot cartesiani
Un robot cartesiano, o lineare, è tipicamente un robot a basso costo costituito da un insieme di attuatori lineari e/o rotanti all'estremità del braccio per applicazioni 3D. Questi robot sono molto adattabili e facili da installare e mantenere. Le corse e le dimensioni di ciascun asse possono essere personalizzate in base all'applicazione. La sua portata e il suo carico utile sono indipendenti l'uno dall'altro, non intrecciati. L'asse lineare è disponibile in diverse versioni che lo adattano ulteriormente alla funzione che svolge.

Il limite principale del robot cartesiano è la relativa rigidità. Può facilmente ospitare il movimento lineare su tre assi e la rotazione attorno a un quarto asse. Tuttavia, è necessario aggiungere un controller di movimento per eseguire la rotazione attorno a più di un asse. I robot cartesiani vengono utilizzati raramente in situazioni di lavaggio poiché non forniscono una protezione sufficiente contro l'ingresso di acqua. Inoltre, sono necessarie precisione e accuratezza durante l'installazione: ciascun asse deve essere accuratamente allineato e la planarità della superficie deve essere adeguata, soprattutto nei sistemi più grandi.

Robot SCARA
I robot SCARA sono progettati per applicazioni leggere. Sono una versione semplificata dei robot articolati e la loro semplicità e dimensioni ridotte li rendono facili da integrare nelle catene di montaggio. I robot SCARA possono raggiungere tempi ciclo piuttosto impressionanti, con elevata precisione. Sono molto abili in funzioni come l'inserimento di componenti in spazi con tolleranze strette pur mantenendo la loro rigidità in tali movimenti, il che li rende una scelta economicamente vantaggiosa per molte applicazioni pick-and-place e per la movimentazione di piccole parti.

Robot Delta
Il robot delta è rinomato per la sua velocità, con velocità di prelievo fino a 300/min. Il suo tipo di montaggio lo posiziona sopra la zona di lavoro, limitando la perdita di ingombro. Viene spesso abbinato a un sistema di visione per prelevare pezzi posizionati casualmente in complesse applicazioni di smistamento e imballaggio. Come i robot articolati e SCARA, sarà generalmente dotato di un terminale di apprendimento per una facile programmazione. I robot Delta vengono spesso utilizzati nelle applicazioni di produzione alimentare ma, come i robot cartesiani, possono richiedere un'ulteriore schermatura o separazione dall'ambiente circostante.

Robot collaborativi
I robot collaborativi, o cobot, rappresentano uno sviluppo relativamente recente con un futuro promettente nel rendere possibile l’interazione sicura uomo-macchina. Consentendo una collaborazione diretta tra lavoratore e robot, stanno aggiungendo una dimensione alla nostra comprensione di come l’automazione possa essere integrata nell’industria. Un cobot può essere un robot articolato, cartesiano, SCARA o delta. Anche se, ad oggi, la maggior parte verrebbe classificata come articolata. Sono dotati di una capacità di carico di 4-35 kg, con dimensioni e portata (anche prezzo) crescenti di conseguenza. Esistono modelli con un massimo di sette assi; quest'ultimo può svolgere compiti particolarmente impegnativi dal punto di vista ergonomico. I cobot vengono addirittura utilizzati come robot indipendenti nelle linee di produzione.

Fare la tua scelta
Quando si affronta un investimento nella robotica, è necessario considerare tutti gli aspetti di un'applicazione prima di effettuare una selezione finale. Ecco alcuni dei fattori più importanti da considerare:

Portata e carico utile.

Dovrebbero essere i primi criteri considerati nel processo di selezione del robot, poiché questi fattori potrebbero abbreviare immediatamente l'elenco delle opzioni adatte. Ad esempio, un carico grande e pesante escluderebbe qualsiasi considerazione di tecnologie di movimentazione leggera. D’altro canto, se lo sbraccio è lungo ma il peso del carico utile è basso, potrebbe essere sufficiente un robot cartesiano a basso costo.

Flessibilità.

In un'applicazione che richiede cinque o sei gradi di libertà, un robot articolato può rappresentare l'unica soluzione praticabile. Se lo è, un’opzione per le aziende sensibili al prezzo che richiedono uno o due robot potrebbe essere quella di unità riutilizzate (usate). Tuttavia, per applicazioni più semplici, come il posizionamento e il caricamento di piccole parti, l'inserimento di parti elettroniche e il caricamento di scatole e macchine utensili (qualsiasi applicazione in cui due o tre assi sono sufficienti), perché pagare per più assi di quelli richiesti dall'applicazione?

Velocità.

L'applicazione richiede una velocità di prelievo elevata, come quella di un robot delta, oppure sarebbe sufficiente una velocità di prelievo inferiore del portale cartesiano o del robot SCARA?

Spazio e impronta.

Sempre più spesso, l’ingombro delle macchine e delle linee di produzione costituisce una preoccupazione fondamentale nella pianificazione. Lo spazio è costoso e le aziende desiderano ottimizzare la disposizione del proprio reparto produttivo. I robot cartesiani e delta offrono un chiaro vantaggio rispetto alle altre tecnologie, poiché viene perso solo lo spazio verticale, che generalmente è meno critico.

Ingegneria e sviluppo di progetti.

I tempi e le spese di progettazione, assemblaggio, installazione e messa in servizio dovrebbero essere presi in considerazione nei costi comparativi, in particolare se si incorpora un robot in una macchina o in un sistema più grande. Ritardi nella ricezione e nell’assemblaggio del robot potrebbero rallentare l’intero progetto.

Manutenibilità, riparabilità e disponibilità.

I tempi di inattività non programmati sono l'incubo di ogni responsabile di produzione. La manutenzione e la riparazione dei robot dovrebbero essere relativamente facili.

Standardizzazione.

All'interno di un'azienda o di un settore potrebbe essere una considerazione valida dal punto di vista commerciale, anche se il robot selezionato non è il più adatto e nemmeno il più economico ma in grado di svolgere il lavoro. A volte, il percorso ben percorso si rivelerà quello con meno resistenza (e rischio).

La proliferazione delle tecnologie robotiche ha consentito alle aziende di tutte le dimensioni di accedere ai vantaggi dell’automazione. Il robot migliore per te è solitamente quello che meglio si adatta alla tua applicazione, non solo per ottenere guadagni di produttività derivanti dall'investimento e soddisfare i requisiti tecnici dell'applicazione, ma anche dal punto di vista di questioni correlate come la sicurezza dell'impianto, l'utilizzo dello spazio e, ovviamente, il costo iniziale e il supporto post-vendita.