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Cosa fare quando il vostro sistema di movimento vi lancia una curva

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Come si accumulano i sistemi ad anello e a binario

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I sistemi ad anello e a binario basati su ruote guida sono più compatti e offrono una migliore precisione di posizionamento e più opzioni per le posizioni di trasporto del carico rispetto ai sistemi di trasporto alternativi per applicazioni curvilinee.

Nel continuo sforzo di ridurre i costi di produzione, una tendenza negli stabilimenti di produzione è quella di raggruppare il più possibile le stazioni di lavoro di produzione per ridurre al minimo i movimenti dei materiali e per risparmiare spazio prezioso. Ciò significa che i materiali devono muoversi lungo percorsi curvilinei sempre più complessi. La maggior parte dei sistemi di guida ed attuatori disponibili in commercio sono di tipo lineare e non possono facilmente gestire percorsi non lineari. Tuttavia, per tali situazioni sono disponibili sistemi di guida e attuatori curvilinei, come i sistemi di guida ad anello e a binario basati su ruote di guida.

Sistemi ad anello e a binario

Il cuore dei sistemi ad anello e a binario basati su ruote di guida sono le ruote di guida a gola a Vee e le guide a Vee. Le ruote e le guide sono dotate di superfici di scorrimento con profilo a vee complementari che consentono ai carrelli dotati di ruote guida di scorrere senza problemi lungo le guide, resistendo al movimento laterale o rotazionale, anche in presenza di elevati carichi applicati. I carrelli possono seguire percorsi rettilinei o circolari attraverso l'uso di segmenti di scorrimento rettilinei e ad anello, oppure percorsi complessi e curvilinei attraverso una combinazione di segmenti di scorrimento rettilinei e ad anello. Nelle applicazioni con movimento rotatorio, è possibile che le ruote siano montate staticamente e che le guide ad anello ruotino rispetto ad esse. Alcuni sistemi di guida curvilinea possono anche essere convertiti in un sistema azionato con l'aggiunta di componenti come i collegamenti dei carrelli, gli elementi di azionamento e i motori.

L'anello di guida e le guide lineari sono disponibili in molte dimensioni di profilo per accogliere ruote di varie dimensioni e capacità di carico. Le guide lineari sono disponibili anche in diverse lunghezze e le guide ad anello sono disponibili con vari raggi di curvatura e campate angolari. Alcune guide ad anello sono disponibili con centri cavi o solidi, chiamati anche dischi ad anello. Altre opzioni di scorrimento possono includere diverse configurazioni di vee e cremagliere integrate per l'azionamento tramite pignoni.

Il design ad anello e il sistema di guide ad anello e a cingoli li rendono tra le opzioni più resistenti alla contaminazione e alla corrosione disponibili. Le ruote guida di solito contengono una lubrificazione sufficiente a durare la loro vita utile prevista, hanno guarnizioni permanenti per ridurre al minimo la perdita di lubrificazione e l'ingresso di detriti. I componenti del sistema hanno forme semplici che non intrappolano i detriti e molti sono realizzati in acciaio inossidabile per una maggiore resistenza alla corrosione.

Soluzioni tradizionali curvilinee

I modi tradizionali di accogliere le guide curvilinee e i design degli attuatori includono sistemi di trasporto e anelli di rotazione. Un sistema di trasporto a nastro è il tipo più semplice di trasportatore e tipicamente contiene nastri larghi avvolti intorno a rulli cilindrici in un telaio. I motori ruotano i rulli, che fanno sì che i nastri trasportino il carico utile appoggiato sopra di essi. Mentre i sistemi di trasporto a nastro più semplici possono muovere il carico utile solo in linea retta, i percorsi curvilinei possono essere creati montando più trasportatori rettilinei in serie ad angoli sfalsati lungo il percorso desiderato, o utilizzando nastri con segmenti pivottanti interconnessi, come i trasportatori di bagagli negli aeroporti.

Un sistema di trasporto a rulli è simile alla versione a nastro, tranne che il nastro largo è sostituito da una serie di rulli a distanza ravvicinata montati in un sistema di inquadratura configurato per seguire un percorso curvilineo specificato. I sistemi di trasporto a rulli possono essere alimentati con motori accoppiati ai rulli direttamente o con cinghie di trasmissione intermedie, oppure non alimentati, con carico utile movimentato per gravità o a mano.

I sistemi di carrelli aerei sono costituiti da sistemi di binari a percorso curvilineo montati in alto sopra il pavimento, con carrelli su ruote che appendono il loro carico utile al di sotto. I carrelli del sistema di carrelli aerei possono essere spostati a mano o tirati da catene motorizzate che corrono lungo il binario. Le ralle di rotazione (chiamate anche cuscinetti per tavole girevoli) sono essenzialmente cuscinetti per macchine di grandi dimensioni che utilizzano grandi quantità di piccoli elementi volventi. Questo permette loro di mantenere elevate capacità di carico, fornendo allo stesso tempo ID di grandi alesaggi e piste a profilo sottile. Le ralle di rotazione possono avere cremagliere lavorate nelle loro corse per la guida diretta.

Come si accumulano i sistemi ad anello e a binario

I sistemi ad anello e a binario con ruota di guida possono offrire una migliore accuratezza e precisione di posizionamento rispetto ai sistemi di trasporto, una differenza che può essere importante in applicazioni in cui il carico utile è fragile o deve essere tenuto rigidamente e accuratamente posizionato per la lavorazione mentre viene spostato attraverso il sistema. Le ruote dei sistemi ad anello e a binario con ruota di guida sono progettate per essere saldamente precaricate contro la slitta, evitando che il carrello si sposti in qualsiasi direzione che non sia quella del percorso previsto.

Questo livello di precisione di posizionamento non è generalmente possibile nei sistemi di trasporto, dove il carico utile è principalmente vincolato agli elementi in movimento dalla gravità. I sistemi di trasporto a nastro e a rulli non forniscono alcun vincolo orizzontale e possono richiedere guide laterali per evitare che il carico utile cada dai lati degli elementi in movimento. Il carico utile può essere soggetto a vibrazioni continue perché viene costantemente trasferito da un rullo o da un anello del nastro ad un altro, e può aggrovigliarsi con i componenti del sistema di trasporto se hanno forme incompatibili, causando portate irregolari, collisioni e inceppamenti. I carrelli del sistema di sistemi a carrello sopraelevato hanno solo un vincolo orizzontale sufficiente per evitare di cadere fuori dal binario e generalmente utilizzano maglie non rigide come catene o ganci per trasportare il carico utile, permettendo loro di oscillare liberamente e possibilmente di colpire altri oggetti.

La dipendenza dei sistemi di trasporto dalla gravità per il contenimento del carico utile limita anche le possibili posizioni in cui il carico utile può essere trasportato e la capacità di spostare il carico utile in verticale. I sistemi di trasporto a nastro e a rulli devono trasportare il loro carico utile direttamente sopra i loro elementi in movimento e non possono trasportarlo su o giù per ripide pendenze. I carrelli del sistema a carrelli sospesi devono avere il loro carico utile appeso direttamente sotto di loro per la stabilità e non possono muoversi su o giù per tratti ripidi poiché il carico utile appeso può entrare in contatto con il binario o il carico utile sui carrelli adiacenti. Tuttavia, in un sistema ad anello e a binario basato su ruote di guida, il carico utile può essere montato in modo sicuro in qualsiasi posizione rispetto al carrello. Il carico utile può anche essere trasportato in qualsiasi direzione, indipendentemente dalla gravità, poiché le ruote del carrello sono saldamente vincolate contro le guide e consentono il movimento solo lungo il percorso designato.

I sistemi ad anello e a binario basati su ruote guida possono richiedere meno spazio, struttura di supporto e manutenzione rispetto ad altri sistemi di trasporto. Con i dispositivi di fissaggio adeguati, i carrelli possono trasportare un carico utile molto più ampio di loro stessi. Ciò consente a questi sistemi e alla loro struttura di supporto di essere più compatti dei sistemi di trasporto a nastro e a rulli, i cui elementi volventi devono essere più larghi del carico utile previsto. I carrelli aerei possono trasportare un carico utile relativamente ampio, ma richiedono strutture di supporto consistenti e robuste, perché i loro sistemi di binari devono essere sollevati abbastanza in alto perché il loro carico utile sottostante sia accessibile e libero da qualsiasi ostacolo a livello del suolo. Le dimensioni relativamente grandi delle strutture di supporto per i sistemi di trasporto li rendono anche i più difficili e costosi da montare e riconfigurare. I sistemi di trasporto sono anche più difficili da mantenere puliti rispetto ai sistemi ad anello e a binario con ruote di guida, poiché i loro componenti sono più grandi, più numerosi e hanno forme complesse che intrappolano più facilmente i detriti.

Le ralle di rotazione sono più adatte dei sistemi di trasporto per applicazioni che richiedono solo movimenti circolari perché possono essere più compatte, leggere e sono disponibili in unità singole completamente assemblate che possono essere più veloci da incorporare in un'applicazione. Offrono anche una migliore precisione e scorrevolezza, e possono avere un carico utile montato su di esse, come i sistemi basati su ruote guida, ma presentano comunque alcuni svantaggi rispetto a questi ultimi.

Mentre i sistemi rotanti e le ralle possono avere una facilità di montaggio simile, i primi possono essere più facili da manutenere grazie all'intercambiabilità dei componenti. Le ralle di rotazione sono generalmente completamente assemblate in fabbrica grazie all'assemblaggio preciso e alla lavorazione richiesta per ottenere prestazioni fluide e precise. L'intero anello di solito deve essere sostituito se anche un solo componente si guasta, rendendone difficile la manutenzione sul campo. Poiché le ralle di rotazione sono a volte la struttura di montaggio primaria per i componenti dell'applicazione, la sostituzione di una ralla di rotazione può anche richiedere il rimontaggio di tutto ciò che vi è montato.

Per i sistemi rotanti basati su ruote di guida, è necessario sostituire solo i componenti danneggiati, perché il loro design di montaggio comune consente di assemblare i singoli componenti e di utilizzarli in qualsiasi sistema compatibile, non solo una particolare unità di montaggio adatta e adattata come le ralle di rotazione. In alcune applicazioni è anche possibile sostituire i componenti danneggiati nei sistemi di guida su rotaia senza smontare altri componenti.

Le ralle di rotazione possono offrire una migliore rigidità e scorrevolezza rispetto ai sistemi di trasporto, ma in genere non sono precaricate. Il precarico dei corpi volventi per una migliore rigidità e scorrevolezza è comune nei cuscinetti delle macchine più piccole, ma è raro nelle ralle di rotazione, poiché i componenti di grandi dimensioni sono più difficili da lavorare con precisione e la loro forma ed adattamento sono più influenzati da fattori esterni. Piccoli difetti di fabbricazione, deformazioni dei componenti dovute a carichi esterni o superfici di montaggio irregolari, o dilatazioni termiche irregolari dovute a grandi variazioni di temperatura tra i componenti sono più probabili che influenzino il precarico nei cuscinetti più grandi come le ralle di rotazione.

Le modifiche del precarico possono comportare un gioco interno dei componenti, che riduce la rigidità del sistema, o un'elevata interferenza che rende la rotazione più difficile e danneggia i componenti. Il livello di precarico di una ralla girevole dipende dalle dimensioni interne dei componenti e non può essere regolato dopo il montaggio. Anche fattori esterni, come superfici di montaggio irregolari e dilatazioni termiche, possono modificare il precarico nei sistemi rotanti basati su ruote di guida. Tuttavia, essi sono meno problematici in quanto il precarico viene impostato durante il montaggio in un'applicazione e può essere facilmente regolato dopo.

Le guide ad anello a rotelle possono avere un significativo vantaggio dimensionale rispetto alle ralle di rotazione in applicazioni che richiedono meno di 360° di corsa. Le ralle devono essere completamente circolari per fornire circuiti di corsa completi per i loro corpi volventi, anche se l'applicazione richiede meno di 360° di corsa. Nei sistemi rotanti basati su ruote di guida, la lunghezza dell'arco del segmento di scorrimento dell'anello deve essere sufficiente a sostenere tutte le ruote di guida (che possono essere anche solo tre) per l'intero arco di corsa.

La progettazione di sistemi di guida o di attuatori curvilinei può essere più difficile di quella di sistemi lineari. Tuttavia, l'installazione di tali sistemi può migliorare la semplicità e l'efficienza del trasporto del carico utile e della movimentazione. I sistemi ad anello e a binario basati su ruote di guida possono semplificare il processo di progettazione e superare le prestazioni di altri tipi di sistemi di guida e attuatori non lineari.