Attuatori rotanti per assemblaggio automatizzato

I produttori automobilistici utilizzano le ganasce girevoli SBZ per sollevare, trasportare, ruotare e depositare componenti di grandi dimensioni. Le ganasce sono dotate di una doppia rotazione a cremagliera e pignone montata su ciascun dito della pinza. Foto per gentile concessione di Zimmer Group US Inc.

Questa immagine mostra una combinazione di slitta rotante, a pinza e lineare che esegue il carico e lo scarico dei pezzi. Foto per gentile concessione di Destaco, una Dover Co.

I rotori pneumatici con design a doppia cremagliera e pignone producono una coppia molto maggiore rispetto alle unità con singola cremagliera e pignone. Foto per gentile concessione di Festo Corp.

Il rotante RCC pneumatico a basso profilo è azionato da un cavo in acciaio di qualità aeronautica e ruota di 90 e 180 gradi. Foto per gentile concessione di PHD Inc.

Le dita girevoli GFS sono in grado di ruotare i pezzi tenuti da una pinza. Foto per gentile concessione di SCHUNK Inc.

Dall’esterno, un robot sembra essere un’entità indipendente che può fare molte grandi cose da solo. Ma, in realtà, sono la tecnologia interna e gli utensili all'estremità del braccio che consentono al robot di eseguire efficacemente molti tipi di assemblaggio.

Uno dei componenti interni chiave del robot è l'attuatore rotante, o rotante. Il suo design compatto ma robusto consente agli ingegneri di adattarlo per formare le articolazioni, o i muscoli, di un robot, fornendo così elevati livelli di rigidità meccanica e coppia. L'attuatore rotante può essere utilizzato anche separatamente o con altre apparecchiature in applicazioni in cui un robot multiasse è troppo costoso o troppo grande oppure non è abbastanza veloce o necessario.

"Consideriamo la situazione in cui un produttore ha bisogno di un'unità pick-and-place per spostare rapidamente i pezzi dentro e fuori una macchina durante l'assemblaggio", spiega Thomas Reek, vicepresidente delle vendite per i componenti di automazione presso SCHUNK Inc. "Integrando un rotante con doppie pinze, possono alternativamente inserire parti non finite e rimuovere parti finite dalla macchina, o contemporaneamente afferrare, riorientare e presentare parti per ulteriori lavori di assemblaggio senza doverle lasciare andare.

Secondo Reek, l'utilizzo di un'unità rotante consente a un robot pick and place di completare il proprio compito più rapidamente posizionando e recuperando i pezzi in un unico viaggio. Ciò può ridurre i cicli complessivi e impedire che i processi rimangano inattivi.

"Gli attuatori rotanti funzionano su un piano di movimento e, di solito, è tutto ciò che serve per eseguire in modo efficace qualche tipo di assemblaggio automatizzato", osserva Costas Charalambous, responsabile vendite per la regione orientale di Zimmer Group US Inc. "Un robot multiasse è spesso eccessivo in questi applicazioni."

Il rotativo, al contrario, si basa su una semplice azione meccanica per eseguire in modo affidabile funzioni diverse come l'alimentazione e l'orientamento delle parti, l'azionamento degli scivoli o l'instradamento dei pallet su un trasportatore. Questa versatilità ha avvantaggiato i produttori sin dagli anni '50, quando le rotative erano azionate idraulicamente o pneumaticamente. Oggi, i fornitori di apparecchiature offrono anche attuatori rotanti elettrici, insieme all'esperienza necessaria per aiutare gli ingegneri a specificare l'attuatore giusto per ogni lavoro.

Gli attuatori rotanti pneumatici rimangono i più popolari per l'assemblaggio automatizzato, mentre gli attuatori rotanti idraulici vengono utilizzati raramente a causa delle crescenti preoccupazioni ambientali dei produttori e del loro desiderio di ridurre la manutenzione. Le rotative elettriche sono le ultime novità sul mercato, ma il loro utilizzo sta lentamente e costantemente aumentando.

Sia gli attuatori rotanti pneumatici che quelli idraulici sono disponibili nelle versioni a pignone e cremagliera singolo o doppio, a palette (semirotanti) e a scanalatura elicoidale. Consigliato per applicazioni precise e pesanti, un sistema rotativo a cremagliera e pignone converte il movimento lineare da un cilindro in movimento rotatorio.

La cremagliera è una serie di denti dritti fissati al pistone del cilindro. Mentre il pistone si muove, la cremagliera viene spinta linearmente e i suoi denti ingranano con i denti circolari del pignone, costringendolo a ruotare. Il pignone torna alla sua posizione originale quando la pressione dell'aria o del fluido viene fornita al lato opposto del cilindro. La sua rotazione massima è limitata solo dalle sue dimensioni.

Zimmer Group US Inc. offre la serie SBZ di ganasce girevoli, con una doppia rotazione a pignone e cremagliera montata su ciascun dito della pinza. Charalambous afferma che i produttori dei settori automobilistico, degli elettrodomestici, dei dispositivi medici e dei beni di consumo utilizzano le ganasce da diversi anni per sollevare, trasportare, ruotare e depositare componenti di piccole, medie e grandi dimensioni. Sono disponibili cinque dimensioni di ganasce, con una coppia per ganascia di 1,2, 3,5, 10, 23 o 57 newton-metri. La capacità dell'angolo di rotazione è di 90 e 180 gradi. Le ganasce sono progettate per 10 milioni di cicli senza manutenzione.