Mandrini ideali per l'alta

Jan 27, 2024

Un'applicazione per la quale i bracci robotici sono particolarmente adatti è l'utilizzo di una sorta di strumento di sbavatura come strumento da taglio quando si lavora con materiali relativamente morbidi come plastica e compositi.

Mark Fairchild | Sistemi di azionamento di precisione

I bracci robotici si stanno facendo strada in un’ampia varietà di applicazioni grazie alla loro precisione, forza e versatilità. I sistemi di fresatura robotizzati sono diventati più comuni negli ultimi anni e presentano numerosi vantaggi rispetto alle macchine utensili tradizionali per determinate applicazioni. Un'applicazione per la quale i bracci robotici sono particolarmente adatti è l'utilizzo di una sorta di strumento di sbavatura come strumento da taglio quando si lavora con materiali relativamente morbidi come plastica e compositi.

Un esempio di settore che potrebbe aver bisogno di un tale sistema includerebbe i costruttori di barche. Le imbarcazioni da diporto sono costituite da parti in fibra di vetro all'interno dell'imbarcazione che richiedono molti ritagli e hanno forme complesse e modellate. Cruscotti e interni di automobili, frigoriferi, lavatrici, box doccia e vasche idromassaggio sono tutte applicazioni per questo metodo di taglio e formatura.

Un braccio robotico articolato a sei assi può seguire contorni complessi. Utilizzando una punta di sbavatura rotante ad alta velocità, questo sistema è molto efficace nel tagliare plastica e materiali compositi, anche dopo che il materiale è stato modellato in una superficie complicata.

Sebbene il requisito sia quello di tagliare un foglio di plastica stampata o fibra di vetro, può essere considerata un'applicazione di fresatura poiché le forze principali applicate al mandrino sono perpendicolari all'albero dell'utensile. Tuttavia, come vedremo di seguito, questo processo non è così semplice o diretto.

Kenny Wilson, Engineering Manager presso Precision Drive Systems con più di 25 anni di esperienza, spiega che poiché il materiale da tagliare è sottile - forse solo 90mila - alcuni integratori di robotica ritengono di poter farla franca con un piccolo, ad alta velocità e mandrino leggero. Si tratterebbe di mandrini che ruotano da 24.000 a 44.000 giri al minuto.

"E può essere fuorviante perché quando l'integratore lo prova o lo testa, tutto funziona e funziona bene. Forse anche per un po'. "Wilson ha inoltre commentato che l'integratore robotico spesso vorrebbe scegliere un mandrino più piccolo perché ciò significa anche che può specificare un braccio robotico meno potente, rendendo l’intero sistema meno costoso. Tuttavia, il problema è che i mandrini più piccoli non hanno la rigidità laterale di quelli più grandi e i loro cuscinetti non possono resistere alle ripetute forze radiali a cui è sottoposto il mandrino.

Wilson descrive cosa succede:

"Il risultato è che il mandrino durerà forse solo tre o quattro mesi, o al massimo sei-otto mesi. Poi si guasta e ce lo inviano per la riparazione. Sfortunatamente, spesso scopriamo che il mandrino è stato distrutto."

Wilson riferì inoltre che, oltre alla forza radiale, esiste una forza di "trazione" a cui è soggetto il mandrino. Poiché questa applicazione utilizza una punta di tipo sbavatore, i denti della punta impegnano il materiale composito in modo tale da tirare l'albero del mandrino. I mandrini più leggeri semplicemente non sono progettati per gestire quella forza ripetutamente.

Spesso questo diventa evidente solo dopo l'installazione di più sistemi. Il cliente diventa frustrato e insoddisfatto a causa dei ripetuti tempi di inattività. L'integratore di robotica è quindi costretto ad acquistare mandrini di riserva da sostituire, per cercare di ridurre al minimo l'interruzione del tempo di attività del sistema. Naturalmente, questo non è l’ideale, ma esiste un modo migliore.

Una scelta migliore sarebbe quella di passare alla famiglia di mandrini superiore in termini di peso e dimensioni dei cuscinetti. Una tale scelta potrebbe anche significare che l’integratore di robotica dovrà scegliere la successiva classe più potente di braccio robotico. E questo aggiunge un certo aumento al costo iniziale del sistema. Tuttavia, il costo di proprietà complessivo sarà inferiore per il cliente e il suo livello di operatività e soddisfazione sarà molto più elevato.

E, dopo tutto, il costo dei clienti insoddisfatti può essere davvero molto alto.