Автоматизация в обрабатывающей промышленности становится всё более востребованной и может применяться практически в любой сфере деятельности: от обработки, сборки, проверки до упаковки. Портальные краны и 6-осевые промышленные роботы широко используются для автоматизации таких задач, как паллетирование, сортировка, захват и размещение, и это лишь некоторые из них. При выборе портального крана или робота необходимо учитывать требуемую задачу и полезную нагрузку, захваты, которые будут установлены на системе, а также требуемое расстояние и скорость.

Во многих случаях портальная система с линейным управлением может выполнять те же задачи, что и промышленный робот, при меньших затратах и большей гибкости. Действительно, если задача предполагает перемещение тяжёлых и нестандартных изделий на большие расстояния, портальная система, несомненно, является лучшим решением. Давайте объясним преимущества портальных систем.

Увеличенная рабочая зона

Ключевым преимуществом портальных систем является их способность поднимать более тяжёлые грузы на большие расстояния. Например, портальный кран площадью 3 квадратных метра может разместить полезную нагрузку, скажем, 100 кг, в любом месте в пределах этой трёхметровой зоны по обеим осям. Промышленный робот, напротив, имеет ограниченную грузоподъёмность с точки зрения момента нагрузки, и когда груз выдвигается от робота, полезная нагрузка уменьшается по мере удаления от центральной оси. Например, полезная нагрузка уменьшается примерно на 50% при увеличении горизонтального вылета всего до 0,5 метра у типичного шестиосевого робота. Поэтому для перемещения небольшой полезной нагрузки на большие расстояния требуется робот больших размеров. По мере увеличения рабочей зоны преимущество портального крана в стоимости увеличивается.

Подчеркивая преимущества портальных кранов в условиях большой рабочей зоны, компания FUYUMotion предлагает ряд линейных портальных кранов для подъёма поддонов. Грузоподъёмность каждого крана составляет 100 кг, скорость перемещения по оси X составляет 1,5 м/с, по оси Z — 0,5 м/с, а ход по оси Z — 2 метра. Эти системы длиной от 1 до 3,9 метра позволяют поднимать и укладывать грузы на большой площади, демонстрируя пригодность портальных кранов для работы в условиях большой рабочей зоны. FUYUMotion предлагает широкий ассортимент портальных кранов — от лёгких и высокоскоростных до тяжёлых, — чтобы подобрать решение, отвечающее требованиям заказчика.

Большие грузы

Компания FUYUMotion, эксперт в области линейных перемещений, недавно установила на своем заводе линейную портальную систему с реечным приводом, обеспечив многостанционную линию химической обработки погружением. Рассчитанная на общую полезную нагрузку 100 кг и номинальную скорость 0,5 м/с, эта система обеспечивает большой ход по оси X 2000 мм. Применение идеально подходит для портальной системы, поскольку ей необходимо поднимать и загружать 2-метровые направляющие в 4 отдельные ванны для погружения. Для обеспечения устойчивости при маневрировании 2-метровыми направляющими используются две головки; сложная форма и размер, которые не подходят для робота. Сверхпрочная линейная направляющая с широким ассортиментом алюминиевых подшипников и линейных направляющих идеально подходит для этого применения. В комплект поставки FUYU входят все механические элементы, такие как опоры, XZ-балки, направляющие, подшипники, реечные и шестеренчатые механизмы, ременные приводы и кабельная цепь, разработанные в соответствии с индивидуальными потребностями заказчика.

Адаптивность и гибкость

В некоторых случаях после определённого периода эксплуатации системы требуется увеличить рабочую зону, и одно из ключевых преимуществ портальной системы заключается в возможности увеличения длины для повышения гибкости или обеспечения перспективности существующих установок. Необходимость увеличения производительности предъявляет повышенные требования к существующим системам, и вместо того, чтобы инвестировать в дополнительный портальный станок, часто предпочитают расширить его, если это возможно. Другими причинами необходимости расширения могут быть изменения технологического процесса или области применения.

Например, с помощью портальной системы увеличение горизонтального вылета с 2 до 4 м — относительно простой процесс, требующий удлинения всего одной оси для увеличения длины хода. Все остальные элементы портальной системы остаются прежними, затрагивается только одна балка, что делает это решение простым и экономичным.

Один из клиентов FUYU Motion запросил увеличение вертикального хода после сборки системы. FUYU смогла заменить только балку оси Z, увеличив ход до необходимого значения. Остальная часть системы осталась без изменений, что демонстрирует гибкость решения FUYU. Промышленный робот в аналогичной ситуации, вероятно, потребовал бы полной замены.

Хотя можно приобрести роботов с удлинённой осью, что обеспечивает большую дальность действия, это влияет на полезную нагрузку робота, поэтому удлинение оси не всегда является лучшим решением. В большинстве случаев, чтобы увеличить дальность действия робота, сохранив ту же полезную нагрузку, заказчику придётся приобрести робота следующего размера, что значительно увеличит затраты.

Технология позиционирования

Для максимальной эффективности любая система должна обеспечивать низкие затраты на текущее обслуживание. Это особенно актуально для интенсивного использования, например, при перемещении на большие расстояния с большими нагрузками. Системы, способные работать непрерывно, без необходимости регулярно останавливаться для планового обслуживания, например, для замены смазки, высоко ценятся как конструкторами, так и технологами.

Портальные системы FUYU основаны на технологии прецизионных направляющих для позиционирования. Система линейных направляющих обладает уникальным механизмом очистки, который выталкивает частицы, что делает её особенно эффективной в суровых промышленных условиях, в которых часто используются портальные системы. Наружный диаметр подшипника движется с большей скоростью, чем внутренний. Из-за разницы в скорости частицы, находящиеся ближе к центру, перемещаются к периферии и выбрасываются. Благодаря геометрии сопряжения скольжения и подшипника частицы выталкиваются к наружному диаметру подшипника по спирали, удаляясь от рабочей поверхности.

 Обслуживание

При необходимости технического обслуживания заказчик хочет быть уверенным в простоте процесса и его невысокой стоимости. Все подшипники, используемые в портальных каретках, являются съёмными и могут быть демонтированы без необходимости снятия каретки с конца оси. Это означает, что весь процесс выполняется очень быстро и с минимальным временем простоя. При наличии смазки также нет необходимости менять направляющую. Замена подшипников и шестерён сравнительно проста и может быть легко выполнена собственной службой технического обслуживания заказчика. Ремонт робототехнических решений, как правило, требует привлечения специалистов, что приводит не только к дополнительным расходам, но и к дополнительным неудобствам.

Интеграция

Производство новых изделий на существующей сборочной линии — частая проблема, с которой сталкиваются заказчики, и зачастую она сопряжена с желанием интегрировать в систему автоматизированный портальный станок или робота. Поскольку робот полностью программируемый, его интеграция в существующую систему может быть сложной. Однако портальная система проще и экономичнее в интеграции. Многие существующие станочные решения управляются простыми ПЛК, и интеграция со сложными системами управления 6-осевого робота может оказаться сложной и дорогостоящей. В свою очередь, 3-осевая портальная система часто интегрируется с существующим контроллером и может быть полностью интегрирована в функции существующего станка.

Эффективный рабочий диапазон

Поскольку порталы устанавливаются над рабочей зоной, а иногда и под ней, они обеспечивают дополнительное преимущество: экономят ценное пространство на полу, обеспечивая более эффективную рабочую зону по сравнению с традиционным промышленным роботом. Это особенно актуально в условиях ограниченного пространства, особенно когда необходимо предусмотреть место для ограждения робота. Порталы также обеспечивают более удобный доступ к рабочим местам. Поскольку производители стремятся сократить время простоя для максимального повышения производительности, возможность быстрого доступа к рабочим местам является очевидным преимуществом.

Подводя итог, можно сказать, что если приложение не требует сложных движений, для которых необходимы 6 степеней свободы, то вполне вероятно, что портальный кран может оказаться полезным, особенно при перемещении тяжелых грузов на больших рабочих площадках.