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Robot: come scegliere quello giusto

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Robot articolati, cartesiani, SCARA, Delta o collaborativi.

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Disponibili in una gamma di prestazioni e prezzi, i robot stanno diventando onnipresenti in tutti i tipi di operazioni di produzione industriale. Comprendere le capacità di ogni tipo di robot è la chiave per fare la scelta migliore per la vostra azienda.

Per mezzo secolo, l'immagine del grande robot articolato a sei assi che salda le carrozzerie di auto e camion è diventata fissa nell'immaginario popolare. I robot sono utilizzati in settori diversi come l'assistenza sanitaria, l'alimentazione e le bevande, la produzione di acciaio e l'immagazzinamento, ovunque ci siano compiti ripetitivi o impegnativi dal punto di vista ambientale o ergonomico che possono essere svolti più velocemente, in modo più affidabile e/o più conveniente. Oggi i robot assemblano anche nuovi robot.

I robot hanno da uno a sette assi, ogni asse fornisce un grado di libertà. Un gantry cartesiano a due assi, in genere, traccia sugli assi X-Y o Y-Z. Un robot a tre assi ha tre gradi di libertà e svolge le sue funzioni attraverso gli assi X-Y-Z. Questi piccoli robot sono rigidi nella forma e non possono inclinarsi o ruotare da soli, anche se possono avere un'attrezzatura collegata che può ruotare o adattarsi alla forma di un piccolo carico utile. I robot a quattro e cinque assi hanno una flessibilità aggiuntiva per ruotare e inclinarsi. Un robot articolato a sei assi ha sei gradi di libertà - la flessibilità di muovere oggetti in qualsiasi direzione o ruotarli in qualsiasi orientamento. Questi robot a sei assi sono generalmente scelti quando un'applicazione richiede la manipolazione complessa di un oggetto grande o pesante. I robot a sette assi sono capaci di ulteriori orientamenti per manovrare gli utensili in spazi ristretti. Possono operare più vicino al pezzo da lavorare rispetto ad altri robot articolati per un potenziale risparmio di spazio.

Robot articolati

La popolarità dei robot articolati a sei e sette assi riflette la grande flessibilità che sei gradi di libertà permettono. Sono facili da programmare, sono dotati di un proprio controller, e le sequenze di movimento e l'attivazione degli I/O possono essere programmate tramite un pendente di apprendimento facile da usare. Possono avere uno sbraccio notevole, oltre tre metri con certi modelli. Questa gamma di dimensioni rende i robot articolati adatti a un gran numero di industrie e applicazioni che coinvolgono la fabbricazione o lo spostamento di materiali o prodotti finiti.

Per progettazione, il robot articolato occupa spazio e ingombro che non può essere utilizzato per altri scopi. Ha anche delle singolarità, cioè posizioni e orientamenti nello spazio circostante a cui non può accedere. Queste limitazioni spaziali richiedono precauzioni di sicurezza più complesse poiché il robot sarà spesso usato in zone dove sono presenti lavoratori.

Robot cartesiani

Un robot cartesiano, o lineare, è tipicamente un robot a basso costo che consiste in un gruppo di attuatori lineari e/o un attuatore rotativo all'estremità del braccio per applicazioni 3D. Questi robot sono molto adattabili e orientali da installare e mantenere. Le corse e le dimensioni di ogni asse possono essere personalizzate in base all'applicazione. Il suo raggio d'azione e il suo carico utile sono indipendenti l'uno dall'altro, non intrecciati. L'asse lineare è disponibile in una serie di design che lo adattano ulteriormente alla funzione che svolge.

La principale limitazione del robot cartesiano è l'inflessibilità comparativa. Può facilmente ospitare il movimento lineare su tre assi e la rotazione intorno a un quarto asse. Tuttavia, bisogna aggiungere un controller di movimento per eseguire la rotazione intorno a più di un asse. I robot cartesiani sono raramente utilizzati in situazioni di lavaggio perché non offrono una protezione sufficiente contro l'ingresso dell'acqua. Inoltre, sono richieste precisione e accuratezza nell'installazione: ogni asse deve essere accuratamente allineato e la planarità della superficie deve essere adeguata, specialmente nei sistemi più grandi.

Robot SCARA

I robot SCARA sono progettati per applicazioni leggere. Sono una versione semplificata dei robot articolati, e la loro semplicità e le piccole dimensioni li rendono facili da integrare nelle linee di assemblaggio. I robot SCARA possono raggiungere tempi di ciclo abbastanza impressionanti, con alta precisione. Sono molto abili in funzioni come l'inserimento di componenti in spazi con tolleranze strette, mantenendo la loro rigidità in tali movimenti, il che li rende una scelta conveniente per molte applicazioni pick-and-place e per la manipolazione di piccole parti.

Robot Delta

Il robot delta è rinomato per la sua velocità, con tassi di prelievo fino a 300/min. Il suo tipo di montaggio lo colloca sopra la zona di lavoro, limitando la perdita di ingombro. È spesso abbinato a un sistema di visione per prelevare pezzi disposti a caso in applicazioni complesse di smistamento e imballaggio. Come i robot articolati e SCARA, è generalmente dotato di un pendente di apprendimento per una facile programmazione. I robot Delta sono spesso utilizzati in applicazioni di produzione alimentare ma, come i robot cartesiani, possono richiedere una schermatura o una separazione aggiuntiva dall'ambiente circostante.

Robot collaborativi

I robot collaborativi, o cobot, sono uno sviluppo relativamente recente con un futuro promettente nel rendere possibile una sicura interazione uomo-macchina. Permettendo una collaborazione diretta tra un lavoratore e un robot, stanno aggiungendo una dimensione alla nostra comprensione di come l'automazione può essere integrata nell'industria. Un cobot può essere un robot articolato, cartesiano, SCARA o delta. Anche se, ad oggi, la maggior parte sarebbe classificata come articolata. Sono disponibili con una capacità di carico utile di 4-35 kg, scalando in dimensioni e portata (anche il prezzo) di conseguenza. Ci sono modelli con fino a sette assi; questi ultimi possono eseguire compiti particolarmente impegnativi dal punto di vista ergonomico. I cobot vengono persino utilizzati come robot indipendenti della linea di produzione.

Fare la vostra scelta

Quando si affronta un investimento nella robotica, si dovrebbero considerare tutti gli aspetti di un'applicazione prima di fare una scelta finale. Ecco alcuni dei fattori più importanti da considerare:

Portata e carico utile.

Dovrebbero essere i primi criteri considerati nel vostro processo di selezione del robot, poiché questi fattori possono immediatamente ridurre la lista delle opzioni adatte. Per esempio, un carico grande e pesante escluderebbe qualsiasi considerazione di tecnologie di manipolazione leggera. D'altra parte, se il raggio d'azione è lungo ma il peso del carico utile è basso, un robot cartesiano a basso costo potrebbe essere sufficiente.

Flessibilità.

In un'applicazione che richiede cinque o sei gradi di libertà, un robot articolato può essere l'unica soluzione possibile. Se è così, un'opzione per il business sensibile al prezzo che richiede uno o due robot potrebbe essere rappresentata da unità riutilizzate (usate). Tuttavia, per applicazioni più semplici, come il posizionamento e il carico di piccole parti, l'inserimento di parti elettroniche e il carico di scatole e macchine utensili - qualsiasi applicazione in cui due o tre assi sono sufficienti - perché pagare per più assi di quelli richiesti dall'applicazione?

La velocità.

L'applicazione richiede un'alta velocità di prelievo, come quella di un robot a delta, o sarebbe sufficiente una velocità di prelievo inferiore di un robot a portale cartesiano o SCARA?

Spazio e ingombro.

Sempre di più, l'ingombro della macchina e della linea di produzione sono preoccupazioni chiave per la pianificazione. Lo spazio è costoso e le aziende vogliono ottimizzare il loro layout d'officina. I robot cartesiani e delta forniscono un chiaro vantaggio rispetto alle altre tecnologie, poiché si perde solo spazio verticale, che è generalmente meno critico.

Ingegneria e sviluppo del progetto.

Il tempo e le spese di progettazione, assemblaggio, installazione e messa in servizio dovrebbero essere presi in considerazione nei costi comparativi, specialmente incorporando un robot in una macchina o sistema più grande. Ritardi nella ricezione e nel montaggio del robot potrebbero bloccare l'intero progetto.

Manutenibilità, riparabilità e disponibilità.

I tempi morti imprevisti sono l'incubo di ogni manager della produzione. I robot dovrebbero essere relativamente facili da mantenere e riparare.

Standardizzazione.

All'interno di un'azienda o di un settore potrebbe essere una considerazione valida per motivi di business, anche se il robot selezionato non è il più idealmente adatto o anche il più economico, ma capace di fare il lavoro. A volte, la strada ben percorsa si rivelerà essere quella di minor resistenza (e rischio).

La proliferazione delle tecnologie robotiche ha permesso alle aziende di tutte le dimensioni di accedere ai vantaggi dell'automazione. Il miglior robot per voi è di solito quello che si adatta meglio alla vostra applicazione - non solo per ottenere un aumento di produttività dall'investimento e soddisfare i requisiti tecnici dell'applicazione, ma anche dal punto di vista delle questioni correlate come la sicurezza dell'impianto, l'utilizzo dello spazio e, naturalmente, il costo di entrata e il supporto post-vendita.