Come capire se un robot SCARA è ideale per una data applicazione

I robot SCARA sono un'opzione diffusa per le applicazioni di assemblaggio con robot di piccole dimensioni. SCARA è l'acronimo di Selective Compliance Articulated Robot Arm (Braccio robotico articolato con conformità selettiva), ovvero n braccio conforme sull'asse X-Y e rigido sull'asse Z. La configurazione SCARA è esclusiva e progettata per la gestione di numerose operazioni di movimentazione dei materiali.

La struttura degli SCARA è costituita da due bracci unite alla base e dall'intersezione del braccio uno e due. Due motori indipendenti utilizzano interpolazione e cinematica inversa ai giunti J1 e J2 per controllare il movimento X-Y di SCARA. La posizione finale X-Y all'estremità del braccio due dipende dall'angolo J1 e J2 e dalla lunghezza del braccio uno e due.

Fattori da prendere in considerazione

Occorre prendere in considerazione diversi fattori per la scelta del corretto robot per una data applicazione. Questa guida consente di semplificare la scelta.

Articolazione

L'articolazione è un termine che indica il tipo di movimento e i gradi di libertà richiesti da un'applicazione. Il numero dei giunti, la loro posizione e l'asse controllato da ciascun giunto determinano il grado di libertà di un robot. Gli SCARA sono robot a quattro assi con movimento X-Y-Z e rotativo sull'asse Z.

Un robot SCARA non può eseguire movimenti di inclinazione e imbardata tipici dei motori a sei assi. Per questo motivo, nelle applicazioni in cui occorre eseguire questo tipo di movimenti, è possibile aggiungere meccanismi per ottenere un movimento aggiuntivo degli assi, a patto che lo SCARA possa adattarsi ai requisiti in termini di portata massima.

Gran parte delle piccole applicazioni di montaggio e di prelievo e scarico basate sul movimento di una parte dal punto A al punto B è ideale per i robot SCARA, poiché queste applicazioni richiedono di solito lo spostamento di una parte nello spazio X-Y-Z con una certa rotazione sull'asse Z. Anche le operazioni di avvitamento sono ideali per l'utilizzo dei robot SCARA, poiché l'asse di rotazione consente di avvitare facilmente le viti. Inoltre, per le applicazioni di distribuzione, uno SCARA è in grado di prelevare alcune parti e presentarle al distributore, così come è possibile collegare lo strumento di distribuzione all'albero del robot.

Area di lavoro

L'area di lavoro o l'area dello spazio raggiungibile fisicamente da un robot sono altri elementi di importanza fondamentale. Che si tratti di robot SCARA, Delta o a sei assi, la lunghezza dei collegamenti e le limitazioni del movimento dei giunti sono elementi importanti da prendere in considerazione. 

Di solito, i robot SCARA utilizzano un'area di lavoro di forma cilindrica con variazioni di diametro e profondità del cilindro. Le lunghezze totali dei bracci uno e due definiscono il diametro del cerchio, mentre la corsa verticale Z definisce la profondità del cilindro.

In gran parte delle applicazioni, l'area di lavoro degli SCARA è contenuto nella parte frontale e anteriore. L'area posteriore potrebbe non essere utilizzabile se i cavi e i tubi pneumatici dovessero fuoriuscire dal retro: alcuni SCARA dispongono di uscite posteriori opzionali che consentono di lavorare dietro al robot.

Portata massima

In gran parte delle applicazioni, i robot eseguono operazioni di montaggio e di prelievo e scarico che richiedono un utensile. Potrebbe trattarsi di una semplice pinza o un utensile multiuso da installare a fine braccio con cacciaviti o distributori.

Il peso e l'inerzia dell'utensile e della parte definiscono i requisiti di inerzia e portata massima, che devono ricadere nelle specifiche operative del robot.

Gran parte dei produttori dei robot utilizza almeno due varianti degli SCARA per adeguarsi a diversi livelli di inerzia e carico utile. È importante comprendere i requisiti di portata massima: se un robot di piccole dimensioni può eseguire una data operazione, non occorre occupare prezioso spazio con un modello più grande.

Velocità

La velocità è un fattore importante per la scelta di un robot: gli SCARA spesso fra i prodotti più veloci sul mercato. Essendo dotati di quattro assi, questi robot utilizzano un basso numero di giunti in movimento e sono configurati per fare in modo che J1 e J2 gestiscano il movimento X-Y e J3 e J4 il movimento di rotazione e Z. Ciò consente di semplificare e velocizzare i calcoli della cinematica inversa. Nei casi in cui è fondamentale gestire il tempo del ciclo, è consigliabile prendere in considerazione una soluzione SCARA.

Ingombro

L'ingombro è lo spazio in cui è possibile montare il robot SCARA. Di solito, gli SCARA offrono un ingombro ridotto rispetto ai robot delta o cartesiani, pur offrendo il medesimo sbraccio. I robot SCARA con area di lavoro più ampia comportano un ingombro maggiore a causa delle maggiori dimensioni del motore della base, necessarie per motivi di stabilità.

Ripetibilità

I robot SCARA offrono il massimo delle prestazioni di ripetibilità rispetto a tutti i tipi di robot. Gli errori che si verificano nella posizione X-Y sono dovuti all'utilizzo di due motori in J1 e J2. Gli altri tipi di robot utilizzano tre o più motori per contribuire alla posizione X-Y. Il numero dei motori è direttamente proporzionale agli errori che potrebbero verificarsi. L'eccellente ripetibilità è un elemento fondamentale per le piccole applicazioni di assemblaggio, in cui occorre rispettare tolleranze inferiori a diversi micron. Ad esempio, può trattarsi dell'inserimento dei connettori nelle schede elettroniche o dello spostamento di un ago in una piccola fessura per la distribuzione.

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