Una cella di lavoro efficiente deve essere in grado di controllare il flusso di un oggetto attraverso la cella di lavoro, dal suo punto di ingresso alla destinazione desiderata. Ciò potrebbe richiedere lo spostamento di più oggetti in direzioni diverse. Esistono molti modi per dirigere il movimento di oggetti all'interno di una cella di lavoro, compresi i sistemi pneumatici. La pneumatica utilizza l'aria compressa come forza per creare movimento.

In questa lezione imparerai a conoscere: 

• Diverse soluzioni meccaniche per il controllo del flusso di oggetti in una cella di lavoro
• La differenza tra movimento lineare e rotazionale 
• Vantaggi degli impianti pneumatici in ambito industriale
• Applicazioni industriali della pneumatica

Controllo del flusso di materiali all'interno di una cella di lavoro

Nell'Unità precedente, è stato spostato un oggetto attraverso la cella di lavoro utilizzando i trasportatori. Hai capito come ottimizzare il processo spostando i trasportatori in modo più efficiente. Questo è stato un metodo efficace per spostare un oggetto in una posizione. Tuttavia, come funzionerebbe per spostare più oggetti nel sistema? E se quegli oggetti dovessero spostarsi in posizioni diverse? Sarebbe necessario essere in grado di controllare il modo in cui gli oggetti sono entrati nel sistema di trasporto, per garantire che i materiali siano entrati a una velocità appropriata. Dovresti anche essere in grado di deviare gli oggetti per inviarli in direzioni diverse. Ciò richiederebbe che altri sistemi funzionino in combinazione con i trasportatori.

Immaginiamo una fabbrica in cui una cella di lavoro viene utilizzata per imballare e ordinare i materiali per la spedizione. Oggetti diversi si muovono lungo i trasportatori e devono essere indirizzati in posizioni diverse. I materiali devono prima entrare nel sistema in modo da poter essere smistati con successo. Dovranno quindi essere dirottati efficacemente lungo percorsi diversi. Esistono diverse soluzioni meccaniche che potrebbero aiutare a controllare il flusso dei materiali. 

Utilizzo di più bracci robotici

In precedenza, è stato utilizzato il braccio robotico a 6 assi per raccogliere e posizionare oggetti su un pallet. Un braccio robotico può spostare oggetti ripetutamente, quindi potrebbe essere utile per raccogliere oggetti e posizionarli nel sistema di trasporto. Un braccio robotizzato potrebbe anche raccogliere un oggetto da una posizione specifica e spostarlo su un trasportatore diverso. Tuttavia, ciò significa che è necessario un braccio robotico in ogni possibile punto di ingresso e uscita nella cella di lavoro. Anche se questo potrebbe essere efficace, è anche molto costoso e potenzialmente pericoloso. L'uso di molti bracci robotici richiederebbe il posizionamento di una grande quantità di attrezzature in un piccolo spazio, il che potrebbe creare un ambiente non sicuro.

C'è anche la questione se un braccio robotico sia lo strumento giusto per questo compito. I bracci robotici sono in grado di muoversi in vari modi, il che li rende versatili e facili da usare per le attività di prelievo e posizionamento. Tuttavia, situazioni come lo spostamento di oggetti su e fuori dai trasportatori o il posizionamento di oggetti in pacchetti, spesso ripetono movimenti semplici e non richiedono un braccio robotico completamente articolato per essere completato in modo efficace. Quando si pensa a come controllare il flusso di materiali all'interno di una cella di lavoro, è importante considerare il tipo di movimento necessario in ciascun punto di ingresso o di uscita. 

Movimento lineare vs. rotazionale

Attività ripetitive come deviare un pacco da un trasportatore a un altro, spesso comportano semplici movimenti, come muoversi su e giù, avanti e indietro o girare una quantità specifica. Conoscere il tipo di movimento necessario per completare un'attività può aiutarti a scegliere la soluzione appropriata. Pensiamo un po' di più a questi due tipi di movimento. 

Utilizzo di più motori

Quando si pensa a come spostare un oggetto utilizzando un solo tipo di movimento, un motore sembra essere una soluzione praticabile. Sulla Cella di Lavoro CTE, i motori ruotano, utilizzando il movimento di rotazione per spostare i trasportatori. Pensiamo se l'aggiunta di più motori potrebbe aiutare con il compito di controllare l'ingresso o l'uscita di oggetti sui trasportatori. 

Per far sì che un oggetto si sposti da un trasportatore all'altro, un motore potrebbe essere utilizzato per manipolare un deviatore facendolo ruotare per aprire o bloccare il percorso. Simile al modo in cui il braccio del cancello ruota per muoversi su e giù per bloccare un'auto o aprire il cancello per controllare il flusso del traffico sulla carreggiata, un motore potrebbe essere utilizzato per spostare un deviatore in modo simile. 

Anche se questo potrebbe portare a termine il compito, i motori occupano molto spazio. Costruire nello spazio per motori aggiuntivi potrebbe intralciare i trasportatori e altri componenti della cella di lavoro, creando di nuovo un ambiente di lavoro potenzialmente pericoloso. Distanziare i motori, potrebbe richiedere un ingombro maggiore per la cella di lavoro e diventare proibitivo in termini di costi. Se un deviatore deve semplicemente essere sollevato o abbassato in linea retta, una soluzione che utilizza il movimento lineare potrebbe essere una soluzione migliore.

Sistemi fluidi

I sistemi fluidi utilizzano fluidi (liquidi o gas) per eseguire il lavoro. I sistemi fluidi sono generalmente classificati in due tipi principali: idraulica e pneumatica. Questi sistemi sfruttano i principi della fluidodinamica e della meccanica per spostare, controllare e manipolare i fluidi per creare energia meccanica. L'idraulica e la pneumatica creano un movimento lineare utilizzando fluidi pressurizzati (liquidi nell'idraulica, gas nella pneumatica) per spostare un pistone all'interno di un cilindro. Questo movimento è controllato da valvole che dirigono il flusso del fluido, consentendo movimenti lineari precisi e potenti. 

L'idraulica eccelle in scenari di controllo precisi e ad alta resistenza, rendendoli indispensabili in macchinari pesanti e applicazioni industriali. Sono spesso utilizzati su attrezzature da costruzione pesanti come escavatori, bulldozer e terne per azionare braccia, secchi e accessori. Le elevate capacità di pressione dei sistemi idraulici li rendono ideali per il sollevamento e lo spostamento di grandi carichi e per il trasporto di materiali pesanti, come nel getto e nella miscelazione del calcestruzzo.

La pneumatica, d'altra parte, è ideale per operazioni rapide, sicure ed economiche nella produzione e nelle applicazioni quotidiane. Sono utilizzati in tutto, dalle poltrone per dentisti e freni pneumatici per camion alle linee di confezionamento e altri strumenti nelle fabbriche automatizzate. I sistemi pneumatici sono ideali per utensili leggeri, come martelli pneumatici, pistole sparachiodi e trapani. La natura pneumatica di molti utensili pneumatici li rende portatili e più facili da usare.

Differenze chiave tra idraulica e pneumatica 

Nella scelta tra un impianto idraulico o pneumatico, è importante considerare le dimensioni e la scala del compito. L'idraulica è progettata per oggetti più grandi e pesanti che richiedono molta forza per essere manipolati. Per attività più piccole, veloci e ripetibili, come spostare un deviatore o spingere un oggetto su un nastro trasportatore, la pneumatica è una soluzione efficace ed efficiente.

Vantaggi dei Sistemi Pneumatici

In questa unità imparerai a conoscere i componenti dei sistemi pneumatici e come funzionano per creare movimento. Prima di immergerci in ciò che fa funzionare il sistema, vediamo perché i sistemi pneumatici sono vantaggiosi in molte situazioni. Ci sono molte ragioni per cui la pneumatica è ampiamente utilizzata nell'automazione industriale e di fabbrica. 

• Efficienza e velocità 
  • I sistemi pneumatici possono ottenere movimenti rapidi grazie all'elevata velocità del flusso di aria compressa, il che li rende adatti per attività che richiedono azioni veloci e ripetitive. Ciò contribuisce a una maggiore produttività nei processi di produzione, poiché più materiali possono essere manipolati in meno tempo. 
• Semplicità e Affidabilità 
  • I sistemi pneumatici possono avere meno parti in movimento rispetto ad altri sistemi elettrici, il che li rende più semplici da progettare, mantenere e riparare. Ciò consente inoltre alla pneumatica di essere più affidabile nel tempo e richiede meno tempi di inattività a causa della manutenzione durante la vita dell'apparecchiatura.
• Rapporto costo-efficacia
  • I componenti e i sistemi pneumatici tendono ad essere meno costosi dei sistemi idraulici o elettrici, sia in termini di costi iniziali che di costi operativi correnti. 
• Sicurezza
  • ​​​​​​​Poiché i sistemi pneumatici utilizzano l'aria, sono un'alternativa più sicura ad altri sistemi, come l'idraulica, in quanto l'aria può essere sfiatata in sicurezza e non rappresenta un rischio di contaminazione o incendio in ambienti pericolosi.
• Potenza e Flessibilità
  • ​​​​​​​La pneumatica può generare una quantità significativa di forza rispetto alle loro dimensioni e peso, rendendole versatili e in grado di essere ridimensionate per adattarsi facilmente a diverse applicazioni e attività. 
• Benefici ambientali
  • I sistemi pneumatici utilizzano l'aria come mezzo, che è prontamente disponibile e non contamina l'ambiente. Ciò è particolarmente vantaggioso in settori come quello alimentare e farmaceutico, dove un ambiente pulito è fondamentale.

Applicazioni industriali della pneumatica

La capacità di manipolare i materiali con meccanismi che eseguono movimenti ripetitivi, rapidi e precisi in modo economico, sicuro ed ecologico ha reso la pneumatica un pilastro nell'automazione manifatturiera e industriale. I sistemi pneumatici sono incorporati per fare molte cose, tra cui: 

• Movimentazione dei materiali - la pneumatica viene utilizzata in combinazione con altri sistemi in una cella di lavoro, come i trasportatori, per deviare gli oggetti e controllare il flusso di materiali.
• Bloccaggio e tenuta - le pinze e le pinze pneumatiche possono tenere saldamente le parti in posizione durante i processi di lavorazione o assemblaggio.
• Imballaggio : i sistemi pneumatici vengono utilizzati nelle macchine per l'imballaggio per sigillare, tagliare ed etichettare i prodotti in modo rapido ed efficiente. 
• Funzionamento degli utensili - Gli utensili pneumatici, come trapani, smerigliatrici e chiavi, sono spesso utilizzati nelle linee di assemblaggio per la loro affidabilità e facilità d'uso. 

La pneumatica è una pietra miliare dell'automazione industriale e contribuisce all'efficienza e all'efficacia dei moderni processi di produzione.

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Prima di iniziare la lezione successiva, assicurati di comprendere i concetti di questa lezione rispondendo alle domande nel documento seguente nel tuo quaderno di ingegneria.

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