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
-
Cobot più collaborativi, facili all’uso ed ergonomici grazie alla Master Key di Idea Prototipi
“Grazie a queste macchine, in pratica, sta accadendo quella rivoluzione che ha investito le aziende con i PC: da strumenti tecnologici poco usabili e specifici per una singola funzione, i PC hanno migliorato il lavoro sotto ogni aspetto,...
-
3D e Design: come sta cambiando il settore secondo Weerg
Design e tecnologia rappresentano da sempre un binomio vincente. Da molti anni si parla della rivoluzione che i diversi tipi di innovazioni tecniche hanno apportato all’interno dei campi del design e dell’architettura, negli ultimi decenni un’attenzione crescente è stata rivolta...
-
NSK partecipa allo sviluppo di una mano robotica altamente personalizzabile
NSK e il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) stanno sviluppando una mano robotica che aiuterà ad automatizzare attività manuali, in particolare nell’industria dei servizi. Il concetto ruota attorno a una mano robotica...
-
Un obiettivo preciso
DGM Mori Additive si è posta una precisa scadenza: aumentare la propria produttività nella stampa 3D con l’aiuto di Festo “Il nostro obiettivo è raggiungere un elevato livello di maturità delle macchine CNC con le nostre macchine...
-
L’Università di Pisa si affida a Vertiv per ampliare le capacità delle infrastrutture dati
Vertiv, fornitore globale di soluzioni per le infrastrutture digitali critiche e le soluzioni di continuità, è stata scelta dall’Università di Pisa per ampliare l’infrastruttura del data center esistente e prevedere nuove apparecchiature di alimentazione e di raffreddamento a...
-
In viaggio con la mountain bike sostenibile per raccontare i cambiamenti climatici
Il progetto Eyes On Ice di Alex Bellini riparte dai ghiacci, dalle regioni polari, quei territori inospitali e ostili, ma affascinanti e immensi da cui dipende la nostra sopravvivenza, elementi indispensabili per regolare i delicati equilibri che...
-
Un servizio clienti di livello superiore con Universal Robots
Universal Robots offre ai propri clienti l’accesso a un nuovo servizio unico, gratuito, personalizzato, mettendo al loro servizio una nuova figura di consulente per semplificare l’implementazione dell’automazione: il customer success manager. Il Programma di Customer Success Progettato...
-
Weerg diventa la prima azienda al mondo per numero di HP Multi Jet Fusion 5600
Weerg innova ancora una volta i processi produttivi legati alla stampa 3D con un nuovo aggiornamento del parco macchine HP Multi Jet Fusion. A partire da marzo 2024, l’azienda guidata da Matteo Rigamonti può contare sul primato nel numero...
-
Hyper-light Carbon: il nuovo materiale con cui Prosilas migliora la stampa 3D
Gli sviluppi più interessanti nell’ambito dell’additive manufacturing riguardano i materiali, che sono gli elementi in grado di conferire caratteristiche uniche ai manufatti: robustezza, leggerezza, qualità superficiale… Con oltre 20 anni di esperienza nel settore della stampa 3D,...
-
Cavi certificati CPR: LAPP fornitore del Centro CNAO di Pavia
A livello mondiale, il trattamento di pazienti oncologici mediante il ricorso all’adroterapia è in costante aumento. La prima struttura in grado di somministrare radioterapia con protoni e, successivamente, con ioni carbonio denominata CIRT, nasce nel 1990 in...