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Unità di posizionamento manuale – precisione in spazi ristretti
Le unità di posizionamento svolgono un ruolo centrale nella meccanica e sono essenziali per i progettisti in molte applicazioni diverse. In questo articolo esamineremo come funzionano le unità di posizionamento, i diversi tipi e le loro applicazioni.
Cosa sono le unità di posizionamento manuale?
Un’unità di posizionamento, un piano o un tavolo di posizionamento è un componente che serve a portare un pezzo in lavorazione o uno strumento in una posizione specifica. Il tavolo di posizionamento può essere allineato in orizzontale o in verticale e generalmente è montato con il suo corpo principale su una piastra di base stabile. La posizione del tavolo mobile può essere modificata ruotando una manovella o una vite di regolazione. In alternativa la posizione può essere regolata tramite un’asta filettata o un azionamento a mandrino.
La funzione principale delle unità di posizionamento è eseguire un movimento preciso dei pezzi in lavorazione o degli strumenti in una direzione specifica o intorno a un asse. In questo caso vengono usati vari sistemi di guida, attraverso cui il movimento lineare viene attuato in una direzione specifica o in un movimento rotante preciso intorno a un asse.
I sistemi multiasse combinano più tipi di movimento per realizzare sequenze di movimento più complesse. A seconda del design dell’unità di posizionamento l’attenzione può essere posta su alta precisione, altezza di costruzione ridotta o lunghezza della corsa.
Tipi di unità di posizionamento
Esistono molti tipi diversi di unità di posizionamento idonee per varie applicazioni. Di seguito sono elencati i tipi più comuni con le rispettive proprietà. Le unità di posizionamento sono unità meccaniche con guide, meccanismi di avanzamento e morsetti.
I tavoli sono costituiti da un corpo di base, che è fissato a una superficie all’interno del sistema meccanico, e da un tavolo mobile su cui è possibile fissare i pezzi in lavorazione o gli strumenti. Per mezzo di un meccanismo di regolazione il tavolo mobile viene spostato contro il corpo di base con un movimento lineare o rotante. Combinando i tavoli di posizionamento con assi lineari e di rotazione diversi, è possibile eseguire processi di posizionamento e regolazione tridimensionali lungo gli assi X, Y e Z, nonché movimenti rotanti con un alto grado di precisione.
Tavoli lineari
I tavoli lineari rappresentano il tipo di posizionamento più semplice e usato più comunemente. Il tavolo mobile si sposta lungo un asse fisso durante il movimento lineare. La posizione del tavolo viene determinata utilizzando una vite di regolazione.
Tavoli rotanti
Nei tavoli rotanti la parte mobile del tavolo di posizionamento viene ruotata contro il corpo di base al fine di consentire una rotazione del pezzo da lavorare o dell’utensile ad esso fissato. È possibile effettuare una regolazione angolare di fino a 0,5°.
Tavoli goniometro
I tavoli goniometro hanno una superficie di contatto a forma di arco tra il corpo principale e la parte mobile del tavolo di posizionamento. Di conseguenza la rotazione del pezzo in lavorazione montato sul tavolo è resa possibile da un asse che si trova sopra l’unità di posizionamento. A causa dello spostamento dell’asse di rotazione il raggio di movimento del tavolo goniometro copre solo un intervallo di angoli ridotto, ma di conseguenza è possibile realizzare processi di regolazione molto precisi con differenze angolari di fino a 0,1°.
Come viene impostata e fissata la posizione delle unità di posizionamento?
Quando si seleziona il sistema di gestione appropriato, i requisiti risultanti dall’applicazione pianificata devono essere considerati nel dettaglio. Oltre alla capacità di trasporto del carico e alle tolleranze in termini di rettilineità, inclinazione e parallelismo, le caratteristiche della guida, della posizione e dei sistemi di bloccaggio devono essere sottoposte a verifica più precisa.
Sistemi di guida
A seconda dei requisiti di funzionamento fluido, precisione, capacità di carico e velocità durante la guida dei tavoli mobile è possibile utilizzare profili diversi delle guide lineari. I profili delle guide lineari più comuni includono guide a coda di rondine, guide a rulli incrociati e guide a sfera.
| Guida ferroviaria a coda di rondine | Guide a rulli incrociati | Guide a sfera | |
|---|---|---|---|
| Struttura | Una scanalatura o un profilo del profilo trapezoidale scorrevole facilita la guida. | I rulli cilindrici racchiusi sono posizionati alternativamente in senso trasversale e si trovano tra due guide di scanalatura. Il movimento del rullo ha un effetto sulle buone qualità di guida. | Le sfere d’acciaio scorrono in scanalature gotiche ad arco, incorporate nei profili della tavola. Il movimento del rullo ha un effetto sulle buone qualità di guida. |
| Rettilineità | Standard: 50 μ Alta precisione: 30 μ |
Standard: 50 μ Alta precisione: 3 μ |
Alta precisione: 1 μ Cassette di trasmissione del motore |
Meccanismi di controllo
Sono disponibili vari meccanismi di controllo per regolare la posizione dei rispettivi tipi di sistemi di guida sui tavoli. La selezione del meccanismo di controllo ha un effetto diretto sulla precisione e sulla lunghezza della corsa, ottenibile ruotando la vite di regolazione.
| con pignone | Vite di regolazione | Vite di regolazione | Vite del micrometro | Vite del micrometro (regolazione ruvida/fine) | Micrometro digitale a vite | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Meccanismo guida | Guida a coda di rondine | Guida a coda di rondine | Guida rullo trasversale/guida lineare a sfere | Guida rullo trasversale/guida lineare a sfere | Guida rullo trasversale/guida lineare a sfere | Guida rullo trasversale/guida lineare a sfere |
| Viaggio per rivoluzione | 17 - 20 mm | 0.5 - 10 mm | 0.5 - 1 mm | 0.5 mm | 0.025 - 0.5 mm | 0.5 mm |
| Adatto per un’alimentazione rapida | ✓ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| Adatto per un’alimentazione fine | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Adatto per un posizionamento preciso | ❌ | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Caratteristiche speciali | Passo della vite liberamente selezionabile | Meno costoso della vite del micrometro | Posizionamento di precisione in incrementi di 0.01 mm | Posizionamento di precisione in incrementi di 0.5 μ Consente un avanzamento più fine rispetto alle viti per micrometri convenzionali |
Posizionamento di precisione in incrementi di 0.1 μ Con display digitale Consente un avanzamento più fine rispetto alle viti per micrometri convenzionali |
Meccanismi di rilevamento
Le unità di posizionamento sono fissate mediante viti, blocchi o morsetti a leva. Mentre le viti e i blocchi impediscono il movimento del tavolo con un collegamento tra il corpo principale e il tavolo mobile, i morsetti a leva fissano il meccanismo di controllo stesso.
| Dispositivo di bloccaggio standard | Blocco di scrittura | Morsetto opposto | Morsetto scanalato | Morsetto di sollevamento | |
|---|---|---|---|---|---|
| Proprietà | La piastra di serraggio viene premuta lateralmente contro il tavolo mediante una vite di serraggio. Questa è la soluzione standard conveniente. | Il tavolo è reso inamovibile bloccando un disco. La superficie del tavolo rimane non sollecitata. Le modifiche di posizione sono impedite. | Sul lato opposto della vite del micrometro, il supporto è fissato con una vite. Per una maggiore resistenza alle vibrazioni e una maggiore potenza di tenuta, la vite è fissata con un dado. | L'albero della maniglia di regolazione è serrato direttamente. Rispetto al design convenzionale, questa soluzione raggiunge una maggiore forza di ritenzione. | L'effetto finale di bloccaggio della vite di bloccaggio si ottiene mediante una leva di facile azionamento. |
Applicazioni delle unità di posizionamento
Le applicazioni delle unità di posizionamento sono diverse ed esistono ovunque i pezzi in lavorazione o gli strumenti debbano essere allineati con precisione. Alcuni esempi di utilizzo delle unità di posizionamento sono:
- Posizionamento dei sensori per rilevare errori durante l’etichettatura
- Posizionamento degli strumenti per la verifica delle perdite su flaconi o altri contenitori
- Posizionamento dei sensori di temperatura
- Posizionamento dei rotoli per l’applicazione di un adesivo su un pezzo in lavorazione
Fattori della selezione e dell’integrazione delle unità di posizionamento
È necessario considerare alcuni fattori quando si selezionano e integrano le unità di posizionamento. Questi includono:
- Precisione: la precisione di un’unità di posizionamento è un fattore decisivo nella selezione. A seconda dell’applicazione le unità di posizionamento possono essere posizionate con precisione bassa, media e alta.
- Corsa: la lunghezza della corsa di un’unità di posizionamento descrive la distanza di movimento che può essere coperta dall’unità di posizionamento.
- Capacità di trasporto del carico: la capacità di trasporto del carico indica la quantità di carico (misurata in Newton) che l’unità di posizionamento può trasportare. A seconda dell’applicazione è possibile utilizzare anche unità di posizionamento con alta rigidità, particolarmente adatte per carichi il cui centro di gravità non si trova al centro del tavolo.
- Compatibilità: la compatibilità di un’unità di posizionamento con altri componenti è un fattore importante. In questo caso occorre prestare attenzione ai modelli di foratura, alle dimensioni, al peso e ai materiali utilizzati.
- Ambiente: l’ambiente applicativo determina, ad esempio, i requisiti relativi al tipo di protezione o alla resistenza alla temperatura applicati all’unità di posizionamento.
