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15 Luglio 2020

Robot pick and place, azzerare la gravità rende più veloci!

Nei robot pick and place, la combinazione tra alta velocità e precisione richiede sforzi estremi nella costruzione ed implementazione di impianti robotici.

E’ fondamentale tenerne conto nella strategia di controllo dei movimenti e nella progettazione meccanica degli attuatori.

 

“Molti sistemi automatici vengono azionati e mantenuti a velocità relativamente basse per garantire la ripetibilità e la stabilità meccanica“

 

La massa in movimento dovrebbe essere mantenuta al minimo possibile per limitare le forze in gioco (e per evitare la deformazione della struttura in movimento).

 

Quali sono le applicazioni più comuni sui robot pick and place?

 

Come già accennato, in tutti quei casi in cui risulti necessario diminuire le masse in movimento per ottenere maggiori dinamiche; come ad esempio sugli high-speed robot Pick & Place elettrici con motori lineari.

L’idea è quella di far credere al nostro robot pick and place che la massa in movimento sia inferiore (perlomeno sull’asse z)…

In questo articolo parlo dei vantaggi di un robot pick and place con motori lineari.

Serialpicker l'high-speed robot pick and place sviluppato per automazioni ad alta cadenza
L'high-speed robot Serialpicker, dettaglio dell'azzeratore di gravità montato parallelamente all'asse Z.

Come si ottiene una compensazione di gravità?

La compensazione della gravità è una tecnica ben nota nella progettazione di robot. Permette di ottenere un equilibrio ed un bilanciamento dei carichi costante in tutto il campo di movimento dell’attuatore.

Ci sono altri vantaggi che aiutino le perfomance dei robot pick and place?

Non dimentichiamo la sicurezza: adottando un sistema di compensazione di gravità sull’asse z del nostro robot, in caso di mancanza di alimentazione elettrica, l’asse verticale non può scendere nella posizione di arresto inferiore, nemmeno se il robot è a pieno carico.

Nella fase di progettazione del sistema robotico, si sceglierà un compensatore (o azzeratore) di gravità che abbia una portata di poco maggiore del carico da trasportare. Esso vincerà la forza di gravità mantenendo il carico nella posizione di finecorsa superiore.

In quest’altro articolo trovi una comparazione tra i pick and place con motori lineari e quelli pneumatici.

Tenuta passiva

Poichè gli azzeratori di gravità sono elementi totalmente passivi, una volta definita la posizione di riposo, essa è garantita anche in condizione di spegnimento: eviteremo quindi anche danni meccanici all’impianto in caso di mancanza di elettricità.

Risparmio di energia

Infatti per tutto il tempo in cui il sistema rimarrà in posizione di riposo il motore dell’asse verticale non sarà in funzione, evitando inutili surriscaldamenti e sprechi di elettricità.

Principi di funzionamento

Sebbene il principio di funzionamento di un azzeratore di gravità sia molto simile a quello di una molla meccanica, i principi fisici che lo caratterizzano sono molto diversi.

Una molla meccanica immagazzina l’energia come energia potenziale di deformazione elastica.

L’azzeratore di gravità Serialpicker è un dispositivo ad azione magnetica.

I magneti dell’azzeratore immagazzinano l’energia potenziale nel campo magnetico dei magneti permanenti.

Non è quindi coinvolto alcun dispositivo meccanico che possa essere sottoposto ad usura o fatica e quindi ha una vita virtualmente infinita.

Ne consegue che sono gli ideali candidati in applicazioni industriali con alte dinamiche e con requisiti di durata elevati.

Posizione di montaggio dell'azzeratore di gravità sul robot pick and place Serialpicker

Nessuna fonte di energia necessaria

Niente elettricità o aria compressa.

L’azzeratore di gravità Serialpicker è uno dispositivo che permette di elevare lo standard di sicurezza del robot pick and place.

La forza che sviluppa è costante su tutto il campo di lavoro – il cursore viene spinto fuori dallo statore e la forza sale da zero al valore nominale in breve distanza mantenendosi costante per tutta la corsa.

Quando applicato ad un asse verticale, il motore agisce e applica solo le forze necessarie al posizionamento e – come già detto – non al sostentamento del peso in posizione di attesa.

In pratica si può affermare con una certa aderenza che un asse verticale, grazie all’azzeratore di gravità Serialpicker, si comporta né più né meno come un asse orizzontale.

 

Vediamo le caratteristiche salienti

  • E’ puramente passivo, non richiede né energia elettrica né aria compressa
  • Design compatto
  • Forze fino a 60 N
  • Corse fino a 350 mm
  • Applicabile in maniera semplice mediante kit di montaggio

Come si installa?

L’azzeratore di gravità va montato sul suo supporto regolabile e l’asse verticale va posizionato nella posizione di stazionamento desiderata.

Questa sarà la posizione di partenza in riferimento alla quale serreremo il morsetto di bloccaggio dell’azzeratore di gravità.

Il motore entrerà in azione solamente quando sarà necessario far scendere l’asse verticale, e la forza da sviluppare sarà soltanto quella per vincere la forza del compensatore di gravità che equivale al carico da trasportare.

L’azzeratore di gravità Serialpicker viene fornito un kit di montaggio completo che comprende un sistema di compensazione degli errori di allineamento e parallelismo.

Quando un sistema di azzeramento di gravità adeguato viene utilizzato per compensare la massa in movimento, la potenza necessaria richiesta dall’azionamento elettrico è ridotta.

Questo consente, in fase di progettazione dell’impianto, di considerare un azionamento più piccolo, e di così di conseguenza anche la portata dell’alimentazione si riduce.

La massa in movimento è minore

La messa in moto e l’arresto del carico sono più fluidi ed il sistema di guida verticale è sottoposto a carichi minori.

Non richiede manutenzione

Non ci sono dispositivi meccanici in movimento (a differenza di una molla meccanica) e di conseguenza non è soggetto ad usura

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Andrea Milan
About Andrea Milan
Appassionato di nuove tecnologie e robotica industriale, cultore di viaggi e musica Jazz. Co-fondatore di Omas srl.