Soluzioni igus ad alte prestazioni per alimentare i robot Scara

In fabbrica, guardare un robot Scara in azione potrebbe far venire il capogiro. Il robot con il suo braccio articolato orizzontale, simile a quello dell’uomo, funziona a velocità elevata su quattro assi. Il braccio interno ed esterno ruota orizzontalmente. Il gripper, quel componente che serve per manipolare gli oggetti, si muove in modo rotatorio e lineare grazie ad una vite a ricircolo di sfere. Con questo sistema, il robot può raggiungere quasi ogni punto all’interno del suo raggio d’azione. Ad una velocità incredibile. In alcuni casi, un ciclo di pick & place in cui il robot industriale deve afferrare, trasportare e posizionare un componente, può durare all’incirca solo un terzo di secondo. Acrobazie rapide e precise che nascondono un inconveniente.

Lo svantaggio è stato portato alla luce da un produttore di automobili tedesco, che ha interpellato igus per risolvere un problema. Nella fabbrica di questo OEM, vengono impiegati 40 robot Scara su una linea di produzione così veloce che alcuni componenti delle macchine per la lavorazione meccanica si usurano rapidamente e richiedono molta manutenzione. “Questi robot si muovono in funzionamento continuo 24/7 a velocità operative fino a 2.000 millimetri al secondo nel piano orizzontale”, spiega Matthias Meyer, responsabile ECS triflex e robotica presso igus. “Per il cliente era diventato necessario controllare, ogni anno, i cavi e i tubi dei robot Scara e, generalmente, doverli sostituire a causa dell’usura. Perciò il produttore di automobili stava cercando con urgenza un’alternativa.”

L’obiettivo dell’azienda era ambizioso. Voleva almeno triplicare la durata d’esercizio dei collegamenti con cavi e tubi. La prima fase del processo è stata relativamente semplice: igus ha rinforzato il tubo corrugato in cui i cavi e i tubi si muovono con un prodotto chiamato e-rib – una specie di scheletro in polimero ad alte prestazioni che si inserisce nelle scanalature del tubo in modo da farlo muovere solo in una direzione spaziale. Con questo sistema, invece di oscillare avanti e indietro, il tubo è stato reso più stabile. Sono stati rinforzati anche i punti di collegamento anteriori e posteriori con due supporti in tecnopolimero. Grazie all’e-rib, il tubo risulta abbastanza rigido da non piegarsi nemmeno durante i movimenti più veloci.

Il terzo miglioramento è stato suggerito dal produttore stesso. Per poter seguire l’attività motoria di un robot Scara, i collegamenti con tubi devono essere montati in modo tale che possa ruotare su entrambe le estremità. Il cliente ha realizzato un collegamento rotante in metallo: “L’intero sistema è in uso dal 2017 con circa 6,8 milioni di cicli all’anno e ancora non è stato necessario sostituirlo”, afferma Meyer. “In igus eravamo talmente convinti della validità di questa soluzione che abbiamo lavorato per sviluppare ulteriormente tutti i componenti e proporre un sistema di alimentazione per robot Scara adatto per la produzione in serie.”

Partendo con la fase di progettazione, igus si doveva procurare le attrezzature adatte da integrare al laboratorio di prova aziendale, a cominciare da un robot Scara. Il produttore Epson Germania ha accettato di fornire un modello della serie G6 a scopo di test. Quindi gli sviluppatori hanno potuto affrontare la prima sfida: la produzione di un collegamento rotante con cuscinetto a sfere montato. Ed ecco che subentra l’expertise di igus. Per “deformazione professionale”, se possibile, l’azienda di Colonia valuta la sostituzione del metallo con particolari in polimero ad alte prestazioni leggeri, progettati per ridurre al minimo l’attrito e l’usura e che contribuiscono a ridurre l’energia richiesta per l’azionamento. Gli esperti parlano di ottimizzazione tribologica. igus ha anche investito in stampanti 3D per poter realizzare prototipi e pezzi di ricambio per sé e per i clienti superando i limiti dello stampaggio a iniezione, che implica la complessa e costosa produzione di stampi. “Ci è sembrata un’evidenza produrre con la stampante 3D il collegamento rotante in polimero ad alte prestazioni e poi utilizzare sfere in metallo”, sottolinea Meyer. “In questa fase dello sviluppo, la stampa 3D è semplicemente imbattibile in termini di tempo e di costo.” I progettisti hanno iniziato i test, stampando collegamenti rotanti con diversi filamenti. E, infine, si sono concentrati sulla sfida successiva: sviluppare un supporto per il collegamento rotante. “Per noi era importante che la guida dei cavi non si attorcigliasse durante il funzionamento del robot. Per questo motivo abbiamo spostato il punto di collegamento al centro dell’asse rotante tramite un traversino sagomato.”

Dopo settimane di sviluppo, è iniziata la fase dei test. Il robot Scara Epson si muoveva a tutta velocità all’interno di una gabbia protettiva. All’inizio, andava tutto bene. Ma dopo pochi minuti si sono verificati alcuni problemi. “Il collegamento rotante prodotto in 3D e il cuscinetto a sfere integrato non reggevano i carichi”, continua Meyer. “Per assorbire le forze assiali, due cuscinetti a sfere xiros standard igus sono stati inseriti a pressione nell’involucro esterno uno sopra l’altro. Abbiamo anche reso la struttura del collegamento più compatta e in grado di ridurre le forze di leva. Il principio di collegamento di questa struttura consente di funzionare senza fissaggi aggiuntivi.”

Risolta la questione, gli ingegneri hanno potuto avviare i test successivi. Il robot ha completato 900 cicli all’ora, 20.000 cicli al giorno, con un cavo di comando chainflex e due tubi di diametro quattro e sei millimetri. “I test effettuati hanno dimostrato che la struttura era adatta per l’utilizzo, quindi abbiamo potuto lanciarla sul mercato”, afferma Matthias Meyer.

Questa soluzione innovativa per la guida dei cavi su robot SCARA è disponibile dall’autunno 2020 come le altre 120 novità igus ed esiste in versione “vuota” oppure come soluzione preassemblata completa di cavi e tubi. “Con questa soluzione per la guida dei cavi su robot SCARA, abbiamo sviluppato un prodotto che massimizza la durata d’esercizio del sistema di alimentazione del robot ed elimina i fermi macchina. Prossimamente, adatteremo questa soluzione ai punti di collegamento anche di altri produttori”, conclude Meyer.

Contenuti correlati

• 
  Robot Scara e sistemi di visione con Macco, Omron e Werfen nei laboratori clinici

  Per la fornitura di reagenti destinati ai laboratori di farmaco-tossicologia, Werfen ha implementato una nuova macchina automatica realizzata da Macco in collaborazione con Omron e Marini Pandolfi che utilizza robot Scara e sistemi di visione avanzati per...
• 
  Additive manufacturing R-evolution al via con Energy Group e Stratasys

  Il mondo dello sport può trarre grandi benefici dall’additive manufacturing: prototipazione, customizzazione, soluzioni per l’agonismo, produzione di singole parti funzionali e persino di interi lotti. Come? Affidandosi alla giusta tecnologia ma anche ai materiali più adatti ad...
• 
  Manifattura additiva: trasformare l’industria con la stampa 3D: corso di formazione

  Dalla sinergia di due realtà innovative nate su iniziativa del Fondo Boost Innovation di CDP Venture Capital Sgr, come progetti di sistema per sostenere la competitività industriale del Paese, prende il via il percorso di formazione con...
• 
  Da icotek, il nuovo fissacavo modulare MSMC 

  Il fissacavo modulare impilabile MSMC, proposto da icotek, presenta numerose caratteristiche molto utili. I vantaggi principali del fissacavo Sistema espandibile: l’installazione affiancata o multilivello permette di adattare il prodotto ad ogni applicazione. L’accoppiatore CMC30 permette di accoppiare fissacavo con...
• 
  Delta presenta le soluzioni di potenza e di gestione termica ad alta efficienza per il cloud computing, l’automotive e l’industria ad Electronica 2024

  Delta presenta soluzioni ad alta efficienza energetica per i settori dei data center AI e cloud, automobilistico e industriale a Electronica 2024. Tra le soluzioni principali saranno presenti i sistemi ORV3 Power Shelf da 33kW, oltre alle soluzioni...
• 
  Certificazione UL dei cavi per il mercato nordamericano con LAPP

  Il mercato nordamericano, e quello statunitense in particolare, sono mercati fondamentali per i produttori italiani di macchinari industriali, le cui soluzioni sono particolarmente apprezzate per qualità, alto livello di personalizzazione e attenzione ai dettagli. Avere successo in...
• 
  Un customer experience center per vedere all’opera i sensori di forza dei robot

  Bota Systems, azienda che produce sensori di forza/coppia multiasse, ha aperto il suo Customer Experience Center presso il Connect Manufacturing Innovation Hub di Heidenhain a Fremont, in California. Il centro ospiterà l’intero portfolio di sensori di forza/coppia di...
• 
  Alimentazione intelligente e compatta nei data center con Delta Electronics

  Delta Electronics, attore globale nella gestione dell’energia e fornitore di soluzioni ecologiche intelligenti basate sull’IoT, ha annunciato oggi il lancio della sua nuova unità di gestione dell’alimentazione SMART PDU I-Type. Questa innovativa unità di distribuzione DC 1U...
• 
  Stampa 3D per igiene orale personalizzata con 3D Systems e Proclaim Health

  Proclaim Health, 3D Systems e In’Tech Industries hanno unito le forze per portare sul mercato una pionieristica innovazione per la salute orale personalizzata grazie a un innovativo filo interdentale. Il sistema di igiene orale Proclaim Custom-Jet, specifico...
• 
  Celle di carico avanzate per sistemi robotici

  Le celle di carico di Picotronik sono progettate per portare precisione e sicurezza nelle operazioni industriali complesse e offrire soluzioni avanzate per robot e cobot. Resistenti e personalizzabili, aiutano a migliorare l’efficienza e ottimizzare la manutenzione predittiva....