Vedi traduzione automatica
Questa è una traduzione automatica. Per vedere il testo originale in inglese cliccare qui
#Tendenze
{{{sourceTextContent.title}}}
Cosa sono le scaffalature nei sistemi a portale?
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
E come si può evitare...
{{{sourceTextContent.description}}}
I Gantries si differenziano da altri tipi di sistemi multiasse (come i robot cartesiani e le tavole XY) utilizzando due assi di base (X) in parallelo, con un asse perpendicolare (Y) che li collega. Se da un lato questa disposizione a doppio asse X fornisce un'impronta ampia e stabile e consente ai sistemi a portale di fornire un'elevata capacità di carico, lunghe corse e una buona rigidità, dall'altro può anche portare a un fenomeno comunemente chiamato scaffalatura.
Ogni volta che due assi lineari vengono montati e collegati in parallelo, c'è il rischio che gli assi non si muovano in perfetta sincronizzazione. In altre parole, durante il movimento, uno degli assi X può "rimanere indietro" rispetto all'altro, e l'asse principale tenterà di trascinare il suo partner in ritardo. Quando ciò accade, l'asse di collegamento (Y) può diventare obliquo - non più perpendicolare ai due assi X. La condizione in cui gli assi X e Y perdono l'ortogonalità è chiamata scaffalatura, e può risultare in un legame mentre il sistema si muove nella direzione X, oltre a forze potenzialmente dannose su entrambi gli assi X e Y.
Il racking nei sistemi a portale può essere causato da una varietà di fattori di progettazione e di montaggio, ma uno dei fattori più influenti è il metodo di azionamento degli assi X. Con due assi X in parallelo, i progettisti hanno la scelta di pilotare ciascun asse X in modo indipendente, o di pilotare un asse e trattare l'altro come un asse "schiavo", o seguace.
Nelle applicazioni a bassa velocità con una distanza relativamente piccola tra i due assi X (corsa breve dell'asse Y), può essere accettabile guidare un solo asse X e consentire al secondo asse X di essere un inseguitore, senza meccanismo di guida. In questo progetto, una preoccupazione fondamentale è la rigidità della connessione tra gli assi - in altre parole, la rigidità dell'asse Y.
Poiché l'asse condotto è effettivamente "tirando" l'asse non condotto, se il collegamento tra di essi subisce una flessione, una torsione o un altro comportamento non rigido, qualsiasi differenza di attrito o di carico tra i due assi X può portare immediatamente a scaffalature e rilegature. E più lungo è l'asse Y, meno rigido sarà. Per questo motivo la disposizione "guidato-seguitore" è generalmente raccomandata per applicazioni in cui la distanza tra gli assi X è inferiore ad un metro.
La soluzione di azionamento più sofisticata è quella di utilizzare un motore separato su ogni asse, con i motori sincronizzati in una disposizione master-slave tramite il controllore. In questa disposizione, tuttavia, gli errori di corsa degli azionamenti meccanici devono essere perfettamente (o quasi perfettamente) accoppiati - altrimenti, le scaffalature e gli attacchi possono essere causati da leggere deviazioni nella distanza che ogni asse percorre per ogni giro del motore.
Per applicazioni gantry ad alta velocità e precisione, i meccanismi di azionamento di scelta sono tipicamente viti a ricircolo di sfere e azionamenti a cremagliera. Entrambe queste tecnologie possono essere abbinate in modo selettivo per fornire un errore lineare simile su ogni asse, evitando alcuni degli errori che possono verificarsi in gruppi di azionamento ineguagliati. Poiché gli azionamenti a cinghia e a catena presentano errori di passo difficili da abbinare e compensare, questi non sono generalmente raccomandati per i sistemi a portale quando gli assi X sono azionati in modo indipendente. D'altra parte, i motori lineari sono un'ottima scelta per gli assi paralleli nei sistemi a portale, poiché non presentano errori meccanici e possono fornire lunghe corse e velocità elevate.
Un'altra soluzione - una sorta di compromesso tra le due opzioni sopra descritte - è quella di utilizzare un motore per azionare entrambi gli assi X. Questo può essere fatto collegando l'uscita dell'asse motorizzato all'ingresso del secondo asse tramite un giunto a distanza (detto anche albero di collegamento). Questa configurazione elimina il secondo motore (e la conseguente sincronizzazione che sarebbe necessaria).
Tuttavia, la rigidità torsionale dell'accoppiamento a distanza è importante. Se la coppia che viene trasferita tra gli assi fa sì che l'accoppiamento subisca un "avvolgimento", possono comunque verificarsi scaffalature e rilegature. Questa configurazione è spesso una buona opzione quando la distanza tra gli assi X è compresa tra uno e tre metri, con requisiti di carico e velocità moderati.
Un altro fattore che può causare scaffalature nei sistemi a portale è la mancanza di precisione di montaggio e di parallelismo tra i due assi X. Ogni volta che due guide lineari vengono montate e fatte funzionare in parallelo, esse richiedono una certa tolleranza in parallelismo, planarità e rettilineità per evitare di sovraccaricare i cuscinetti su una o entrambe le guide. Nei sistemi a portale, dove gli assi X tendono ad essere distanziati (a causa della lunga corsa sull'asse Y), il montaggio e il parallelismo degli assi X diventa ancora più critico, con errori angolari che vengono amplificati su lunghe distanze.
Le diverse tecnologie di guida richiedono diversi livelli di precisione per il parallelismo, la planarità e la rettilineità. Nelle applicazioni gantry, la migliore tecnologia di guida lineare per gli assi X paralleli è tipicamente quella che offre il massimo "perdono" negli errori di montaggio e di allineamento, pur fornendo la capacità di carico e la rigidità richieste.
Le guide profilate a ricircolo di sfere o a rulli forniscono tipicamente la massima capacità di carico e rigidità di tutte le tecnologie di guida lineare, ma quando vengono utilizzate in configurazione parallela, richiedono un'altezza di montaggio molto precisa e tolleranze di parallelismo per evitare il legame. Alcuni produttori offrono versioni "autoallineanti" di cuscinetti a sfere a ricircolo di sfere che sono in grado di compensare alcuni disallineamenti, anche se la rigidità e la capacità di carico possono essere ridotte.
D'altra parte, le ruote di guida che scorrono su binari di precisione richiedono meno precisione nel montaggio e nell'allineamento rispetto alle guide profilate. Possono anche essere montati su superfici moderatamente imprecise senza causare problemi di funzionamento come il chattering e il binding, anche quando si utilizzano due binari in parallelo.
Mentre l'allineamento può essere effettuato con semplici strumenti come comparatori e fili, le lunghe lunghezze dei sistemi a portale spesso lo rendono poco pratico. Inoltre, l'allineamento di più assi paralleli e perpendicolari aumenta in modo esponenziale la complessità e il tempo e il lavoro richiesti.
Per questo motivo l'interferometro laser è spesso lo strumento migliore per garantire la rettilineità, la planarità e l'ortogonalità tra gli assi del portale.