Автоматизация в обрабатывающей промышленности продолжает пользоваться растущим спросом и может применяться практически во всех областях, от обработки и сборки до контроля качества и упаковки. Портальные краны и 6-осевые промышленные роботы широко используются для автоматизации таких задач, как паллетирование, сортировка и перемещение грузов, и это лишь некоторые примеры. При выборе портального крана или робота необходимо учитывать требуемую задачу и полезную нагрузку, захваты, которые будут прикреплены к системе, а также необходимое расстояние и скорость.

Во многих областях применения портальная система с линейным перемещением может выполнять те же задачи, что и промышленный робот, при этом обходясь дешевле и обеспечивая большую гибкость. Действительно, там, где задача включает перемещение тяжелых и нестандартных по форме изделий на большие расстояния, портальная система, несомненно, является лучшим решением. Давайте рассмотрим преимущества портальных систем.

Большая рабочая зона

Ключевое преимущество портальных систем заключается в их способности поднимать более крупные грузы на большее расстояние. Например, портальная система размером 3 на 3 метра может перемещать груз весом, скажем, 100 кг, в любую точку в пределах этой 3-метровой зоны по обеим осям. В свою очередь, промышленный робот имеет ограниченную грузоподъемность с точки зрения момента нагрузки, и по мере удаления груза от робота грузоподъемность уменьшается по мере удаления от центральной оси. Например, грузоподъемность уменьшится примерно на 50%, если горизонтальный вылет увеличится всего до 0,5 метра у типичного 6-осевого робота. Таким образом, для перемещения небольшого груза на большее расстояние необходим достаточно крупный робот. По мере увеличения рабочей зоны преимущество портальных систем в плане стоимости возрастает.

Подчеркивая преимущества портальных кранов на больших рабочих площадках, компания FUYUMotion предлагает ряд линейных портальных решений для подъема паллет. Каждый портальный кран имеет грузоподъемность 100 кг, при этом ось X перемещается со скоростью 1,5 м/с, ось Z — со скоростью 0,5 м/с, а ход оси Z составляет 2 метра. Эти системы, длина которых варьируется от 1 метра до 3,9 метров, позволяют осуществлять погрузку и разгрузку на больших площадях, демонстрируя пригодность портальных кранов для работы на больших рабочих зонах. FUYUMotion предлагает широкий выбор портальных кранов — от легких и высокоскоростных до тяжелых, — для удовлетворения потребностей заказчика найдется подходящее решение.

Большие грузы

Компания FUYUMotion, специализирующаяся на линейном перемещении, недавно установила на своем заводе портальную систему с реечным приводом для многопозиционной установки химической обработки методом погружения. При общей грузоподъемности 100 кг и номинальной скорости 0,5 м/с это решение обеспечивает ход по оси X в 2000 мм. Портальная система идеально подходит для этой задачи, поскольку необходимо поднимать и загружать 2-метровые заготовки в 4 отдельных резервуара для погружения. Для обеспечения устойчивости при перемещении заготовок длиной 2 метра используются две головки; это сложная форма и размер, не подходящие для робототехники. Для этой задачи идеально подходят высокопрочные линейные направляющие с широким ассортиментом алюминиевых подшипников и направляющих, а в комплект поставки FUYU входят все механические элементы, такие как опоры, балки XZ, направляющие, подшипники, реечные передачи, ременные приводы и кабельные цепи, адаптированные под индивидуальные потребности заказчика.

Адаптируемость и гибкость

В некоторых случаях после некоторого времени эксплуатации системы возникает необходимость расширения рабочей зоны, и одним из ключевых преимуществ портальной системы является возможность увеличения ее длины для повышения гибкости или обеспечения перспективности существующих установок. Необходимость увеличения производства создает дополнительную нагрузку на существующие системы, и вместо инвестиций в дополнительные портальные системы часто предпочтительнее, если это возможно, расширить их. Другие причины необходимости расширения могут быть связаны с изменением технологического процесса или области применения.

В случае портальной системы увеличение горизонтального вылета, например, с 2 м до 4 м, является относительно простым процессом, требующим удлинения только одной оси для увеличения длины хода. Все остальные элементы портальной системы остаются неизменными, затрагивается только одна балка, что делает это решение простым и экономически эффективным.

Один из клиентов FUYU Motion запросил дополнительный вертикальный ход после завершения сборки системы. Компания FUYU смогла предоставить замену только балки оси Z, что позволило увеличить ход до необходимого значения. Остальная часть системы осталась без изменений, что демонстрирует гибкость решения FUYU. Промышленному роботу в аналогичной ситуации, вероятно, потребовалась бы полная замена.

Хотя можно приобрести роботов с удлиненными осями, позволяющими увеличить радиус действия, это влияет на полезную нагрузку робота, поэтому удлинение оси не всегда является оптимальным решением. В большинстве случаев для увеличения радиуса действия робота при сохранении той же полезной нагрузки заказчику потребуется приобрести робота следующего размера, что повлечет за собой значительно большие затраты.

Технология позиционирования

Для достижения максимальной эффективности любая установленная система должна обеспечивать низкие текущие затраты на техническое обслуживание. Это особенно актуально для применений с высокими нагрузками, предполагающих перемещение на большие расстояния с тяжелыми грузами. Системы, способные обеспечивать непрерывную работу без необходимости регулярной остановки для планового технического обслуживания, такого как повторная смазка, высоко ценятся как конструкторами, так и инженерами-технологами.

Портальные системы FUYU основаны на технологии прецизионных направляющих позиционирования. Линейная направляющая система обладает уникальным очищающим действием, удаляющим мусор, что обеспечивает ее особенно высокую эффективность в суровых промышленных условиях, в которых часто используются портальные системы. Внешний диаметр подшипника перемещается с большей скоростью, чем внутренний. Разница в скорости приводит к перемещению частиц, расположенных ближе к центру, к периферии, и их удалению. Благодаря геометрии контакта ползуна и подшипника, мусор удаляется к внешнему диаметру подшипника по спирали, удаляясь от рабочей поверхности.

 Обслуживание

Когда требуется техническое обслуживание, заказчик хочет знать, что процесс прост и не окажет существенного влияния на время производства. Все подшипники, используемые в каретках порталов, являются съемными и могут быть демонтированы с каретки без необходимости снятия каретки с конца оси. Это означает, что весь процесс очень быстрый и может быть выполнен с минимальным временем простоя. В условиях смазки также нет необходимости менять направляющую. Замена подшипников и шестерен сравнительно проста и может быть легко выполнена собственной ремонтной бригадой заказчика. Решения, интегрированные с роботами, обычно требуют ремонта специалистом, что приводит не только к дополнительным затратам, но и к дополнительным неудобствам.

Интеграция

Производство новых изделий на существующей сборочной линии — частая проблема, с которой сталкиваются клиенты, и она часто сопровождается желанием интегрировать в систему автоматизированный портальный кран или робота. Поскольку робот полностью программируем, его интеграция в существующую систему может быть сложной. Портальная система, однако, проще и экономичнее в плане интеграции. Многие существующие решения для машин управляются с помощью простых ПЛК, и интеграция сложных систем управления 6-осевого робота может оказаться сложной и дорогостоящей. Напротив, 3-осевая портальная система часто работает в паре с существующим контроллером и может быть полностью интегрирована в существующие функции машины.

Эффективная рабочая зона

Поскольку портальные краны устанавливаются над рабочей зоной, а иногда и под ней, они обеспечивают дополнительное преимущество в виде экономии ценного пространства, что приводит к более эффективной рабочей зоне по сравнению с традиционными промышленными роботами. Это особенно актуально в условиях ограниченного пространства, особенно когда необходимо учитывать пространство для защиты робота. Портальные краны также обеспечивают более удобный доступ к рабочим местам. Поскольку производители стремятся сократить время простоя для максимизации производительности, возможность быстрого доступа к рабочим местам является очевидным преимуществом.

В заключение, если применение не требует сложных перемещений, для которых необходимы 6 степеней свободы, то портальная конструкция, скорее всего, окажется выгодной, особенно при перемещении тяжелых грузов на больших рабочих площадках.