Focus sugli attuatori per applicazioni nel settore del packaging

La selezione, il dimensionamento e l’applicazione degli attuatori lineari implicano numerose variabili, che spaziano dalla lunghezza della corsa e il ciclo di lavoro alle esigenze di precisione e accuratezza. L’identificazione dell’attuatore più adatto all’applicazione specifica dipende dall’analisi approfondita delle specifiche in questione, tenendo conto dei vincoli del progetto in termini di performance, tempo e budget.

Alcune attività produttive sono più rigorose di altre, e solitamente le applicazioni di confezionamento di fine linea figurano tra le più esigenti in relazione agli attuatori lineari. Per saperne di più sugli attuatori, ti consigliamo di leggere l'articolo "Attuatori lineari: cosa sono e come sceglierli".

Attuatori robusti per operazioni di confezionamento di fine linea

Gli attuatori lineari progettati per applicazioni gravose nel settore del packaging sono utilizzati in diversi ambiti:

• Inscatolamento
• Incartonamento
• Pallettizzazione robotizzata
• Deviazione di corsia
• Termoretrazione
• Sistemi a portale multi-asse
• Posizionamento del robot SCARA
• Traslazione di carichi elevati su assi paralleli
• Spinta/traino di carichi pesanti

Per attività quali pallettizzazione, inscatolamento, incartonamento e deviazione di corsia, componenti di movimentazione robusti e affidabili rappresentano requisiti imprescindibili. 

L’azionamento di un attuatore influisce direttamente sulle performance del tuo sistema. Scarica gratuitamente il nostro White Paper per scegliere consapevolmente quello più adatto in base alle tue esigenze

Di cosa deve tener conto un ingegnere progettista o uno specialista nell’integrazione di sistemi in fase di selezione degli attuatori per queste applicazioni particolarmente gravose nel settore del packaging? Ecco alcuni degli aspetti fondamentali da considerare.

Precisione e accuratezza

Quale livello di precisione, accuratezza e ripetibilità richiede l’applicazione?

Nella maggioranza delle applicazioni di confezionamento di fine linea che utilizzano gli attuatori, una ripetibilità di posizionamento pari a 50 μm è accettabile.

Consideriamo l’esempio di un robot SCARA dotato di sistemi di presa o pinze situato al di sopra di un attuatore lineare.

La funzione dell’attuatore consiste nel movimentare il robot in modo lineare verso varie posizioni in modo che l’organo di presa possa sollevare le scatole per collocarle sui pallet.

Il movimento deve essere ripetibile, affidabile e ragionevolmente preciso al fine di consentire l’operatività del robot, sebbene un contesto del genere richieda raramente un’accuratezza estrema.

Tuttavia, per le operazioni che richiedono un posizionamento maggiormente preciso, è consigliabile valutare con il fornitore degli attuatori la possibilità di aggiungere un encoder lineare.

Modello di attuatori Rollon utilizzati nel packaging 

Capacità di carico

Consideriamo i carichi, i momenti e le forze che l’attuatore dovrà gestire.

Per le applicazioni più gravose nel settore del packaging, saranno pertanto necessarie capacità di carico dinamico superiori. 

Che tipo di carico può gestire l’attuatore a fronte di velocità elevate e accelerazione?

È importante analizzare le specifiche dell’attuatore in termini di capacità di spinta, capacità di carico dinamico e momento flettente.

La capacità di carico è direttamente correlata alla struttura interna di un attuatore. Anche se apparentemente simili da un punto di vista estetico, alcuni attuatori sono studiati per gestire carichi elevati ad alta velocità, mentre altri tollerano soltanto carichi limitati a fronte di cicli rapidi.

Nota: Prestare un’attenzione particolare alle unità di misura in fase di confronto degli attuatori.

Alcuni produttori utilizzano il sistema internazionale/metrico, mentre altri utilizzano le unità del sistema consuetudinario statunitense o le unità imperiali.

È importante assicurarsi di eseguire il confronto delle specifiche sulla base di parametri identici.

Spazio e lunghezza della corsa

Determinare la lunghezza della corsa necessaria e il volume disponibile per il sistema.

Per esempio, l’attuatore sarà utilizzato per posizionare un robot?

In questo caso, quanto misura la corsa lineare che il robot deve percorrere?

Oppure saranno utilizzati vari attuatori per creare un sistema cartesiano a portale per movimentare le scatole?

In alcuni contesti del confezionamento di fine linea, è opportuno implementare un sistema a portale a tre assi con attuatori rigidi per applicazioni gravose al fine di movimentare carichi pesanti piuttosto che ricorrere a un robot SCARA caratterizzato da una capacità di carico al polso più limitata.

In molti casi, un sistema a portale potrebbe necessitare di uno spazio volumetrico pari o inferiore a quello richiesto da un sistema di robot SCARA.

Cicli di lavoro

È opportuno considerare il profilo di movimentazione dell’applicazione, unitamente ai cicli di lavoro, tempi di ciclo e tempi di sosta oltre ai requisiti in termini di vita utile.

Nel packaging, molte applicazioni quali la pallettizzazione e l’incartonamento richiedono una movimentazione pressoché costante a fronte dello spostamento continuo degli attuatori da una posizione all’altra.

È importante valutare con il fornitore degli attuatori anche i programmi di manutenzione e lubrificazione.

Alcuni attuatori necessitano di rilubrificazione solo dopo una vita utile di 20.000 km, mentre altri richiedono interventi più frequenti.

Ambiente operativo

A quali condizioni di lavoro saranno esposti l’attuatore e l’impianto?

Saranno necessarie tenute o soffietti speciali per proteggere le parti mobili dell’attuatore da polvere, umidità o altra contaminazione?

È consigliabile verificare la disponibilità di tali protezioni presso il fornitore.

Orientamento spaziale

Che tipo di orientamento è previsto per l’attuatore nello spazio disponibile?

E per i carichi e le forze?

È fondamentale valutare anche le opzioni di montaggio.

Nel packaging, molte operazioni richiedono il montaggio orizzontale, anche se l’orientamento verticale è spesso privilegiato nei sistemi multi-asse e per le operazioni come la termoretrazione.

Sottoponendo al fornitore degli attuatori quante più informazioni possibili già nelle prime fasi della progettazione del sistema, sarà possibile assicurare la buona riuscita dell’applicazione.

Vale inoltre la pena di considerare le connessioni tra attuatori nelle configurazioni multi-asse.

Alcuni fornitori offrono collegamenti rigidi tra gli attuatori utilizzando staffe e piastre, mentre altri lasciano sbrigare l’incombenza all’utilizzatore finale.

I collegamenti irregolari tra i sistemi possono comportare problemi come disallineamento, vibrazioni, ridotta precisione nonché guasti.

Velocità e accelerazione

Per selezionare l’attuatore corretto per la specifica operazione di confezionamento, è innanzitutto fondamentale conoscere la velocità di corsa oltre ad accelerazione e decelerazione.

L’attuatore deve raggiungere rapidamente la velocità di un nastro trasportatore per poter consentire la presa dei cartoni in un determinato punto e quindi il loro trasferimento su un pallet?

Forse è necessario che il robot sia traslato in posizione per qualche secondo mentre completa il prelievo e il posizionamento, quindi deve essere retratto nella posizione originale.

È necessario che il fornitore degli attuatori sia informato in merito a questi dettagli.

Alcuni attuatori per applicazioni gravose riescono a tollerare carichi elevati a velocità di 5 m/s mentre altri risultano più limitati in termini di velocità e capacità di carico.

Caratteristiche strutturali degli attuatori

Come già indicato, molti attuatori presentano un’estetica simile a prima vista.

La maggior parte sono realizzati in alluminio estruso e anodizzato per bilanciare robustezza e peso contenuto, ma spesso le somiglianze terminano qui.

Nella definizione delle specifiche di un attuatore per gli impieghi gravosi e i carichi pesanti che caratterizzano le operazioni di confezionamento di fine linea, vale la pena eseguire un’analisi scrupolosa.

Un’area di interesse è il sistema di scorrimento.

La scelta migliore coincide con le guide lineari precaricate, che permettono di migliorare l’accuratezza, la ripetibilità e la rigidità dell’intero sistema di movimentazione.

Le rotelle con rivestimento in gomma o in plastica potrebbero funzionare alla perfezione inizialmente, tuttavia non sono paragonabili alle guide precaricate in termini di durata e rigidità.

È opportuno valutare anche il profilo.

Le guide lineari precaricate realizzate in qualità di acciaio per macchine utensili contribuiscono sensibilmente al miglioramento di rigidità e precisione del sistema.

Nel caso degli attuatori con trasmissione a cinghia, un’altra area da valutare è rappresentata dalle caratteristiche strutturali di albero e puleggia.

Meglio privilegiare le pulegge in acciaio a fronte di maggior resistenza e durata utile.

Un altro aspetto da considerare riguarda l’accoppiamento tra albero e puleggia: se ricavato da un singolo pezzo di acciaio, la puleggia non scivolerà sull’albero, a differenza di soluzioni con molteplici componenti dove si configura l’innesto a pressione della puleggia sull’albero.

Inoltre, sono da preferire le pulegge dotate di robuste flange imbullonate per guidare la cinghia rispetto a flange leggere ottenute mediante pressatura o formatura sulla puleggia.

Infine, meglio privilegiare i cuscinetti a sfere precaricati sull’azionamento della puleggia piuttosto che boccole in plastica o bronzo.

Nel complesso, questi dettagli danno vita a un attuatore robusto in grado di gestire i carichi estremi delle applicazioni di confezionamento di fine linea.

Abbinamento riduttore e motore

Nella scelta delle specifiche degli attuatori con trasmissione a cinghia ad alta velocità per operazioni gravose di confezionamento, oltre il 95% necessiterà di un riduttore o variatore di velocità al fine di conseguire lo stesso momento di inerzia lato motore e lato massa da movimentare e fungere da moltiplicatore di coppia.

Nell’ottica di semplificare le specifiche, alcuni fornitori di attuatori includono riduttori epicicloidali integrati nel gruppo attuatore.

Un’altra area meritevole di approfondimento riguarda il dimensionamento del motore.

È consigliabile verificare presso il fornitore degli attuatori la possibilità di fornire dati tecnici dettagliati al costruttore del motore, affinché l’intero sistema sia perfettamente adattato all’applicazione prevista.

Alcuni fornitori offrono tale documentazione preliminare di sviluppo ingegneristico compresa nel preventivo.

Sei interessato agli attuatori e vorresti sapere come adattarli alle tue applicazioni?

Contattaci per parlare con un consulente che saprà orientarti verso la scelta migliore