Automazione efficiente grazie alle tavole rotanti Nexen

Precise, versatili e con brevi tempi di consegna: le tavole rotanti di precisione CDR MR di Nexen consentono di migliorare i processi di assemblaggio automatizzati.

Una buona situazione economica, produzioni delocalizzate, ottimizzazioni tecnologiche e la mancanza di manodopera qualificata possono essere tutti buoni motivi che aumentano la richiesta di processi di assemblaggio automatizzati. Nell’ultimo decennio gli studi hanno dimostrato che i sistemi di automazione sono aumentati significativamente rispetto ai processi di assemblaggio manuale negli impianti di produzione. Tuttavia, all’interno di questo quadro positivo, sono aumentati i tempi di consegna per le tavole rotanti, gli azionamenti lineari, i sistemi robotizzati e gli altri componenti. A seconda delle dimensioni e della complessità i tempi di consegna possono essere di diverse settimane per gli azionamenti, da 14 a 20 settimane per i sistemi robotizzati e da 8 a 12 settimane per le tavole rotanti.

«I tempi di consegna per alcune famiglie di prodotti sono raddoppiati l’anno scorso – afferma il responsabile degli acquisti di un integratore di sistemi –. Per noi ciò è molto problematico. Lavoriamo senza scorte e la puntualità è una carattaeristica indispensabile nella catena di fornitura. Se i componenti non sono disponibili in tempo non possiamo soddisfare gli impegni assunti con il cliente».

La gestione dei tempi di consegna è essenziale per gli integratori di sistemi. Lo sviluppo e la produzione di una linea di assemblaggio automatizzata richiede tempo, un progetto semplice richiede circa 12-14 settimane mentre per i più complessi ce ne possono volere anche 52. In un progetto di grandi dimensioni circa il 25% del tempo viene utilizzato per la progettazione meccanica, elettrica e per l’acquisto dei componenti. Un ulteriore 25% ciascuno per la fabbricazione effettiva della macchina, per i test di produzione e infine collaudo e formazione. Tutto ciò che riduce questo programma e permette al prodotto di essere commercializzato più rapidamente è visto con favore. Il tempo di consegna è quindi un importante criterio decisionale nella scelta dei fornitori di automazione.

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Una tavola di indicizzazione pronta in poche settimane

La nuova serie di tavole rotanti di precisione CDR MR di Nexen si basa sulla serie CRD. Oltre alle nuove caratteristiche, continua ad offrire tutti i vantaggi del collaudato azionamento pignone a rulli che garantisce gioco zero, elevate precisioni e accelerazioni, scorrevolezza e bassa manutenzione.

Una delle nuove caratteristiche è la flessibilità: finora le tavole rotanti CRD erano disponibili in tre versioni in funzione dell’applicazione richiesta, per alte velocità, per coppie elevate o per entrambe. La CRD PL ha un riduttore epicicloidale di precisione a gioco ridotto per coppie e velocità elevate e un rapporto di trasmissione flessibile. La CRD HG, invece, vanta un riduttore armonico gioco zero per coppie elevate e basse velocità e un rapporto di trasmissione elevato, mentre la CRD DD equipaggia un motore a trasmissione diretta per alte velocità e coppie medie. La serie CRD MR offre una quarta opzione: un motore o un riduttore separato per l’azionamento. Questo permette di ridurre notevolmente i costi e i tempi di consegna si riducono in sole tre o quattro settimane, la metà del tempo necessario per una versione convenzionale a camme. «La personalizzazione della flangia motore della soluzione CRD MR supporta l’assemblaggio di una vasta gamma di motori», commenta Broc Grell, ingegnere applicativo di Nexen.

L’elevato rapporto tra pignone a rulli e corona dentata permette di azionare il sistema direttamente da un servomotore o con un motore passo-passo. In questo modo si elimina il costo di un riduttore. Per applicazioni con carichi elevati è possibile utilizzare un riduttore.

Inoltre, i carichi derivanti dalla trasmissione sono completamente assorbiti in modo che il motore o l’albero del pignone non siano sottoposti a carichi radiali. Questo elimina la necessità di un riduttore sovradimensionato e costoso con il risultato di ottenere una riduzione dei tempi di progettazione e di montaggio.

«Il rapporto di trasmissione più elevato consente di gestire carichi inerziali più elevati in uscita utilizzando un motore più piccolo in ingresso – spiega Isaac Klaehn, responsabile della progettazione di Nexen per i prodotti della linea Linear Motion. Questo dà al cliente una maggiore flessibilità». Ad esempio, il rapporto pignone-anello dentato sul modello CRD PL 250 è di 3,8:1, mentre il CRD MR 250 ha un rapporto di 12,5:1. Poiché esiste un rapporto quadratico inverso tra il rapporto di trasmissione e l’inerzia sul lato di uscita, un aumento da 3,8 a 12,5 è già significativo. Un carico di 50 Kg è più divisibile per 156,25 (12,5²) che per 14,44 (3,8²). «Se il rapporto di trasmissione viene aumentato dal lato di ingresso al lato di uscita, anche la velocità sul lato di ingresso deve aumentare per ottenere la stessa velocità sul lato di uscita – prosegue Klaehn -. Con un adeguato sforzo di progettazione, le velocità massime della tavola di indicizzazione potrebbero essere mantenute. Le nostre tavole rotanti ad anello CRD MR hanno la capacità e la velocità dei modelli originali, nonostante l’aumento del rapporto di trasmissione».

I nuovi modelli CRD MR hanno anche un’ampia apertura centrale, in modo che al centro del piatto girevole possano essere predisposti boccole per cavi, sistemi robotizzati, telecamere di ispezione e altri dispositivi. Questo porta ad una riduzione dello spazio di installazione e ad una progettazione efficiente e chiara della macchina. In alternativa, l’apertura centrale può essere lasciata libera. «Un progetto in corso prevede diverse postazioni di lavoro disposte all’esterno. Quando il pezzo è finito viene guidato verso il centro – racconta Klaehn. Un nastro trasportatore sottostante provvede al trasporto verso una linea di imballaggio».

Applicazioni

Come le altre tavole rotanti di Nexen, i sistemi CRD MR sono solitamente montati orizzontalmente per meglio accettare il carico applicato. Sono la soluzione perfetta per applicazioni di trasferimento rotativo di precisione su macchine utensili, produzione di semiconduttori, sistemi robotizzati, saldatura automatica, confezionamento di farmaci, sistemi di assemblaggio e taglio. Le tavole rotanti vengono utilizzate anche in applicazioni non industriali, come ad esempio le movimentazioni e le rotazioni di palcoscenici.

Ecco altri esempi di applicazioni. Un’azienda farmaceutica utilizza una tavola rotante CRD MR 150 per posizionare le fiale in modo rapido e semplice sotto un dosatore. Lo spazio di installazione compatto è ideale per lavori di laboratorio. L’ampio foro centrale consente una disposizione centrale e salvaspazio del dosatore nel disco di commutazione.

Un’officina meccanica utilizza un modello CRD MR per posizionare con precisione i pezzi per la lavorazione. In questo esempio di applicazione, una sequenza di movimento regolare e precisa è più importante delle caratteristiche ad alta velocità. In un’altra applicazione la tavola rotante ad anelli viene utilizzata per posizionare le parti metalliche che vengono poi automaticamente saldate da un robot.

A differenza delle tavole di indicizzazione di altri produttori, i prodotti Nexen possono essere montati in posizione invertita o verticale per sostenere un carico sospeso, compresa la serie CRD MR che viene utilizzata, ad esempio, come perno per il posizionamento dei pezzi in un sistema di saldatura robotizzato. Anche qui entra in gioco l’apertura centrale. La pistola per saldatura passa attraverso di essa per effettuare una saldatura all’interno del dispositivo di assemblaggio rotante.

Sistema di indicizzazione.

I vantaggi di un azionamento ad anello

Il fattore chiave delle prestazioni delle tavole rotanti Nexen, compresa la serie CRD MR, è l’innovativo sistema pignone a rulli RPS, originariamente progettato per i sistemi di movimento lineare.

Il sistema RPS è un concetto di azionamento lineare brevettato che combina le migliori caratteristiche delle tecnologie esistenti ed elimina in larga misura le varie limitazioni. Il sistema RPS converte il moto rotatorio in moto lineare, sviluppa ulteriormente il precedente concetto di cremagliera e sostituisce i denti dell’ingranaggio cilindrico con rulli che ingranano con la cremagliera generando solo attrito volvente, garantendo un rendimento del 99% e gioco zero.

Grazie alla geometria i rulli raggiungono le facce terminali dei denti con un percorso tangenziale e uniforme. Questo riduce il rumore, le vibrazioni e l’usura dei denti. Inoltre, il sistema RPS assicura un’elevata precisione di posizionamento, evita errori cumulativi, garantisce velocità elevate e uniformi. È caratterizzato da elevata resistenza, bassa richiesta di manutenzione, resistenza alla corrosione e lunga durata.

A differenza delle tavole rotanti a camme, le tavole Nexen possono avviarsi e arrestarsi in qualsiasi posizione incrementale. Il profilo di movimento può essere modificato caricando un nuovo programma di servoazionamento. La tavola Nexen permette inoltre la massima accelerazione o decelerazione in qualsiasi punto senza il rischio di danni al sistema.

Nexen Group è presente in Italia

Nexen Group Inc è uno dei leader mondiali nel settore dei componenti per la trasmissione di potenza, della tecnica di movimento lineare, rotativa e del controllo della tensione. È una società privata: Nexen infatti affonda le sue origini nel 1902. Per i primi 50 anni, il gruppo ha prodotto freni industriali, limitatori di coppia, dispositivi per la protezione da sovraccarico e sistemi di controllo per una varietà di applicazioni industriali: dalle attrezzature di imballaggio alle segherie e ai nastri trasportatori per l’automotive. Vanta clienti di ogni tipo – dalle multinazionali alle piccole imprese – e spazia dagli ingegneri ai manutentori di stabilimento. La società ha anche più di 40 uffici commerciali in tutto il mondo e più di 1.500 distributori. Nexen detiene 120 brevetti statunitensi e internazionali.
In Italia, Nexen è rappresentata da Scala SpA di Torri di Quartesolo (TV).

Tre modelli, tre dimensioni

Con diametri del cerchio di bulloni di 150, 250 e 350 mm, sono disponibili tre misure per la serie CRD MR, queste ultime due fungono da unità sostitutive per i modelli originali CRD 250 e CRD 350. Con gli azionamenti ad anello di precisione, la gamma di prodotti nel settore delle tavole rotanti copre ora diametri da 500 a 1500 mm.

La serie CRD MR è composta da tre modelli e offre una maggiore flessibilità: il CRD MRS è completamente sigillato e viene fornito con protezione IP65. Il CRD MRG è protetto ma non sigillato. Nonostante la ridotta protezione interna, offre meno resistenza totale rispetto ad un sistema completamente sigillato e più efficienza; il motore deve inoltre applicare meno coppia. Il CRD MRO è per applicazioni che non richiedono unità sigillate o protette. «Grazie alla nuova serie di prodotti è sufficiente acquistare solo ciò di cui si ha effettivamente bisogno», sottolinea Klaehn.

A seconda delle dimensioni, la velocità massima per tutti e tre i modelli è compresa tra 161 e 304 giri/min. L’elevata precisione di commutazione si ottiene con una precisione di posizionamento unidirezionale da 59 a 31 arcsec (secondi d’arco) e una ripetibilità unidirezionale da 9,8 a 5,2 arcsec. A differenza di altri sistemi di azionamento, non vi è alcun gioco tra il motore e il carico azionato.

di Eugenio Loi

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