Portale, sbalzo o braccio mobile? Come scegliere il sistema multiasse
Un sistema lineare multiasse (spesso chiamato robot cartesiano) combina due o tre moduli lineari in un’unità XY o XYZ. I singoli assi contano, ma è la struttura che li collega a determinare rigidità, area di lavoro, accessibilità e costo. Questa guida confronta le tre strutture più comuni – portale, sbalzo e braccio mobile – e spiega come scegliere.
La risposta breve
- Portale (gantry): l’asse Y è sostenuto alle due estremità da due assi X paralleli. Da scegliere per grandi aree di lavoro, corse lunghe, carichi più elevati e la massima rigidità.
- Sbalzo (cantilever): l’asse Y è portato da un solo asse X e sporge da un lato. Da scegliere per celle compatte, accesso libero da tre lati e carichi medi.
- Braccio mobile: è il braccio stesso a traslare trasversalmente rispetto all’asse di base, mentre l’asse verticale si muove come colonna. Da scegliere quando l’utensile deve entrare in una macchina o attrezzatura da un lato, con la base che resta all’esterno.
Sistemi a portale
Poiché la trave trasversale poggia su due assi di base, flessione e vibrazioni restano contenute anche con corse Y lunghe e utensili pesanti. Il portale è la soluzione standard per dosaggio, pallettizzazione, movimentazione di grandi formati e carico di macchine utensili.
- Portale a vite a ricircolo di sfere – es. MX-GT3-BS-01: corsa X 100–1250 mm, ripetibilità ±0,01 mm su tutti gli assi, fino a 1000 mm/s.
- Portale ibrido a corsa lunga – es. MX-GT3-HB-02: asse di base a cinghia con corsa 600–3050 mm e 2000 mm/s, combinato con assi Y e Z a vite.
- Portale sincrono a doppio asse X – es. MX-DX2-HB-01: i due assi X sono azionati in sincrono e la trave resta in squadra anche con forti accelerazioni.
Da considerare: l’ingombro è maggiore, i due assi X vanno allineati su una base piana e parallela e, con due motori X, gli azionamenti devono essere sincronizzati (funzione gantry elettronica o albero di collegamento meccanico).
Sistemi a sbalzo
Un sistema a sbalzo richiede un solo asse di base, quindi è più compatto e di solito più economico. L’area di lavoro resta accessibile da tre lati, il che semplifica carico manuale, integrazione con nastri trasportatori e manutenzione.
- MX-CT3-BS-01: X 100–1250 mm, Y 100–650 mm, Z 100–500 mm, ripetibilità ±0,01 mm, carico fino a 12 kg.
- MX-CT3-IB-01: moduli a guida integrata per unità XYZ molto compatte, corsa 50–1100 mm, 500 mm/s.
Il limite è lo sbalzo: più l’asse Y si estende e più pesante è il carico all’estremità, maggiori diventano il momento flettente sull’asse di base e la flessione all’utensile. Con corse Y lunghe o pinze pesanti il portale è di solito la scelta più sicura.
Sistemi a braccio mobile
Nel braccio mobile l’intero modulo del braccio trasla in modo telescopico rispetto all’asse di base e l’asse Z è realizzato come colonna mobile. L’utensile può così entrare in una pressa, un’attrezzatura di collaudo o l’apertura di una macchina, mentre base e gran parte della struttura restano all’esterno. Esempio: MX-MA3-BS-01 con assi X, Y e Z a vite e ripetibilità ±0,01 mm.
Lo sbraccio costa carico utile: sul MX-MA3-BS-01 il carico ammesso scende da 8 kg con corsa Y di 100 mm a 2 kg con 500 mm. I sistemi a braccio mobile sono quindi adatti a utensili leggeri e velocità moderate; dimensionateli sempre con la tabella dei carichi per la corsa scelta.
Confronto
| Portale | Sbalzo | Braccio mobile | |
|---|---|---|---|
| Rigidità | La più alta | Media, dipende dallo sbalzo | Media, dipende dallo sbraccio |
| Area di lavoro | Ampia, corse lunghe | Da piccola a media | Da piccola a media |
| Accesso all’area di lavoro | Dalle testate | Da tre lati | L’utensile entra da un lato |
| Ingombro | Il maggiore | Compatto | Compatto, base fuori dall’area di lavoro |
| Applicazioni tipiche | Dosaggio, pallettizzazione, carico macchine, grandi formati | Pick-and-place, collaudo, avvitatura, celle di montaggio compatte | Carico di presse, attrezzature di collaudo e macchine |
Checklist per la scelta
- Area di lavoro – corse X, Y e Z necessarie più la corsa di sicurezza alle estremità.
- Carico e baricentro – massa di pinza, utensile e pezzo e la loro distanza dall’asse (da qui nascono i momenti che decidono tra sbalzo e portale).
- Precisione – ±0,01 mm richiede assi a vite; con ±0,04 mm un asse di base a cinghia consente corse più lunghe e velocità maggiori.
- Tempo ciclo – percorsi, accelerazioni e tempi di sosta per ciclo.
- Accesso e integrazione – dove entrano ed escono i pezzi, dove sono operatori e nastri, come passano cavi e tubi (catene portacavi).
- Asse verticale – un asse Z a vite con motore autofrenante trattiene il carico anche senza alimentazione.
- Struttura di supporto – un portale richiede due superfici di appoggio allineate e parallele.
Per il tipo di trasmissione di ogni asse vedete la nostra guida Vite a ricircolo di sfere o cinghia dentata.
Domande frequenti
Che differenza c’è tra robot cartesiano e robot a portale?
Un robot cartesiano è qualsiasi sistema di assi lineari disposti ad angolo retto (X, Y, Z). Il robot a portale è una delle sue configurazioni, con l’asse Y sostenuto alle due estremità. Anche i sistemi a sbalzo e a braccio mobile sono robot cartesiani.
Un sistema a sbalzo può essere preciso quanto un portale?
La ripetibilità degli assi è la stessa (ad esempio ±0,01 mm con assi a vite). La differenza è la flessione sotto carico: con uno sbalzo lungo o un utensile pesante la posizione dell’utensile varia di più rispetto al portale.
Gli assi si possono combinare liberamente?
Sì. Molti sistemi usano un asse di base a cinghia per percorsi lunghi e rapidi e assi Y e Z a vite dove contano precisione e forza di tenuta.
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