Un AGV si ferma in mezzo al corridoio perché il cuscinetto di una ruota di carico si è grippato. Il veicolo trasporta un pallet da 1.200 kg e i rulli di guida presentano già appiattimenti. La causa principale è raramente il motore o il sistema di navigazione. Spesso si tratta del componente più piccolo acquistato nella catena cinematica: il cuscinetto. Per le attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV, la scelta dei cuscinetti determina se il veicolo si muove agevolmente, mantiene la precisione di posizionamento e rimane in servizio tra le finestre di manutenzione. Se sbagli il cuscinetto, lo pagherai in tempi di fermo macchina non pianificati, rumore eccessivo e sostituzione prematura della ruota. Se lo fai bene, l'AGV diventerà una parte affidabile del flusso di materiale.
Ciò che conta come attrezzatura per la movimentazione dei materiali AGV
Le attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV coprono qualsiasi veicolo a guida automatizzata che sposta materiali senza operatore umano. In pratica, ciò include AGV per unità di carico che trasportano pallet o contenitori, AGV da traino che tirano carrelli, AGV per carrelli elevatori che sollevano scaffalature, trasportatori di carichi pesanti che spostano bobine di acciaio e AGV ibridi che passano dalla modalità manuale a quella automatica. Questi veicoli lavorano in magazzini, celle di produzione, celle frigorifere e piazzali all'aperto. Il filo conduttore è il movimento controllato: avviare, arrestare, girare, sollevare e posizionare un carico ripetutamente.
I cuscinetti appaiono in diversi punti su questi veicoli. I gruppi delle ruote motrici utilizzano cuscinetti per supportare il mozzo della ruota e trasmettere la coppia. I gruppi delle ruote sterzanti utilizzano cuscinetti per consentire la rotazione sotto carico. Le ruote di carico sostengono il peso del veicolo e del carico utile. I rulli guida mantengono l'AGV in carreggiata o seguono un binario. Le colonne di sollevamento e i piani trasportatori utilizzano cuscinetti nelle pulegge, nei rulli e nei punti di articolazione. Ciascuna posizione ha una direzione del carico, una velocità e un'esposizione ambientale diverse. Ecco perché raramente un tipo di cuscinetto si adatta a ogni applicazione AGV.
Tipi di cuscinetti utilizzati nelle apparecchiature per la movimentazione di materiali AGV
La tabella seguente mappa i tipi di cuscinetti più comuni nelle posizioni tipiche dell'AGV. Usatelo come punto di partenza, non come specifica finale. L'entità del carico, il ciclo di lavoro e il livello di contaminazione decideranno la scelta finale.
Tipi tipici di cuscinetti e loro ruolo nelle attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV. | Tipo di cuscinetto | Posizione tipica dell'AGV | Perché si adatta |
| Cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona | Scatole di trasmissione e sterzo, gruppi di articolazione | Gestisce carichi radiali e assiali combinati con elevata rigidità |
| Cuscinetti a sfere a gola profonda | Alberi motore, rotelle, rulli trasportatori | Supporto radiale semplice, a basso attrito, disponibile con guarnizioni o schermi |
| Rotelle con anello esterno cilindrico o bombato (LR) | Caricare ruote, rulli guida su binari piani | Funziona su binari o pavimenti, si adatta a leggeri disallineamenti |
| Rulli inferiori con scanalatura ad arco gotico (LFR) | Rulli di guida di precisione su guide profilate | Elevata capacità di carico e movimento lineare fluido |
| Rulli guida linea serie W | Sistemi di guida lineare | Movimento lineare ad alta precisione con basso attrito |
| Rulli con scanalatura a V (cuscinetti Vee'D) | Sistemi di guida a V e sistemi di guide profilate | Funzionamento a basso attrito su binari a V |
In molti progetti AGV, la ruota motrice utilizza un cuscinetto a sfere a contatto angolare a doppia corona perché la ruota deve sopportare sia il peso del veicolo che le forze laterali derivanti dallo sterzo. Le ruote di carico utilizzano spesso rulli con anello esterno bombato, perché il pavimento o la rotaia non sono mai perfettamente piani. I rulli guida su una guida lineare possono utilizzare un design con scanalatura ad arco gotico per controllare il gioco e mantenere la precisione del posizionamento. Il mix esatto dipende dall'architettura del veicolo.
Rulli inferiori cilindrici o bombati per ruote di carico Per le ruote di carico AGV su pavimento o semplici rotaie, l'anello esterno bombato aiuta a ridurre lo stress sui bordi in caso di leggero disallineamento. Visualizza il prodotto → Per le ruote di carico che scorrono su pavimenti o semplici rotaie, spesso la scelta pratica è un rullo con anello esterno cilindrico o bombato. Il profilo bombato aiuta a evitare sollecitazioni sui bordi quando la ruota è leggermente disallineata.
Cuscinetti abbinati ai casi di carico AGV
Inizia con il carico per ruota. Un AGV per unità di carico da 1.500 kg con quattro ruote di carico non divide semplicemente 1.500 kg per quattro. È necessario aggiungere il peso del veicolo, il fattore dinamico di accelerazione e frenata e la distribuzione del carico quando il pallet è fuori centro. Un carico statico di 375 kg per ruota può diventare di 600 kg o più durante un arresto di emergenza. Il coefficiente di carico dinamico del cuscinetto deve coprire quel picco, non solo lo stato stazionario.
La velocità e il ciclo di lavoro vengono dopo. Un AGV che funziona 16 ore al giorno a 1,5 m/s ha una durata dei cuscinetti diversa rispetto a uno che funziona 8 ore al giorno a 0,8 m/s. Il calcolo della durata del cuscinetto dovrebbe utilizzare la velocità effettiva e lo spettro di carico. Per un rullo da 50 mm che funziona a 200 giri/min, la durata L10 richiesta potrebbe essere di 20.000 ore. Per un rullo di guida che si muove solo durante il posizionamento, i requisiti di durata possono essere inferiori ma i requisiti di precisione sono più elevati.
Anche il gioco e il precarico contano. Un cuscinetto a sfere a contatto obliquo a doppia corona con troppo gioco consentirà alla ruota di oscillare, il che si manifesta con rumore e usura irregolare dei pneumatici. Un precarico eccessivo aumenta l'attrito e il calore, riducendo la durata del grasso. La stessa logica si applica ai rulli inferiori: il gioco assiale influisce sulla precisione della guida. Un produttore che controlla la geometria delle piste e utilizza apparecchiature di ispezione adeguate può mantenere queste tolleranze in modo coerente. È qui che il sistema di qualità ISO 9001 e l'ispezione in entrata per la rotondità delle piste e la finitura superficiale fanno la differenza.
Rulli con scanalatura ad arco gotico per rulli guida di precisione Per i rulli di guida di precisione su rotaie profilate, la scanalatura ad arco gotico della serie LFR supporta la distribuzione del carico e il funzionamento stabile nella guida AGV con tolleranze strette. Visualizza il prodotto → Per i rulli guida di precisione su rotaie profilate, il design della scanalatura ad arco gotico può migliorare la distribuzione del carico e ridurre lo stress rispetto ad una semplice scanalatura circolare. È una scelta comune quando l'AGV deve mantenere una tolleranza di percorso ristretta.
Il rischio di approvvigionamento è un altro fattore. I cuscinetti contraffatti o di qualità mista possono entrare nella catena di fornitura attraverso canali a basso costo. Un cuscinetto che sembra identico può avere un tipo di acciaio, un trattamento termico o un riempimento di grasso diverso. Il risultato è una ruota che si guasta in settimane invece che in anni. Richiedi certificati dei materiali, rapporti dimensionali e dati sui test di rumore. Se il fornitore non può fornirli, il rischio è tuo. Per uno sguardo più approfondito alla selezione dei rulli, consultare questa guida su come scegliere il cuscinetto a rulli giusto .
Tenuta, lubrificazione e ambiente
Le attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV operano in più ambienti di quanto molti progettisti si aspettano. Un AGV da magazzino può circolare in un corridoio pulito e climatizzato. Lo stesso modello di veicolo può essere utilizzato in una cella frigorifera a -20 C, in un'area di lavorazione alimentare con prodotti chimici di lavaggio o in un cortile esterno con polvere e pioggia. La guarnizione del cuscinetto e il lubrificante devono corrispondere al caso peggiore, non a quello migliore.
Per i cuscinetti a sfere a gola profonda utilizzati sugli alberi motore, le tenute striscianti 2RS sono comuni perché tengono lontana la polvere e trattengono il grasso. Per velocità più elevate o resistenza inferiore, è possibile utilizzare schermi metallici ZZ, ma non sigillano contro i liquidi. I rulli inferiori utilizzano spesso protezioni metalliche o versioni sigillate a seconda dell'ambiente ferroviario. Nelle aree soggette a lavaggio potrebbero essere necessari cuscinetti in acciaio inossidabile o rivestiti e il grasso deve essere di qualità alimentare. Nella conservazione a freddo, il grasso deve rimanere sufficientemente morbido per evitare una coppia di avviamento eccessiva.
Rulli lineari serie W per la guida su rotaia Per la guida lineare AGV, i rulli della serie W sono progettati per un movimento lineare preciso e possono essere sigillati contro la contaminazione delle piste. Visualizza il prodotto → I sistemi di guida lineare sugli AGV utilizzano spesso rulli di scorrimento della serie W. Questi rulli sono progettati per un movimento lineare di alta precisione e possono essere sigillati per impedire la contaminazione della pista. Se l'AGV segue un binario a pavimento o una guida fissa, la scelta del profilo del rullo e della guarnizione determina la durata della precisione del sistema di guida.
Anche la lubrificazione influisce sul rumore. Un cuscinetto ad alta precisione e a bassa rumorosità necessita del giusto riempimento di grasso e di un assemblaggio pulito. Un riempimento eccessivo può causare agitazione e calore. Un riempimento insufficiente può causare il contatto metallo-metallo e danni alle piste. Il riempimento corretto dipende dalla velocità, dal carico e dall'orientamento. Per gli alberi verticali, spesso è preferibile un riempimento più piccolo. Per gli alberi orizzontali, un riempimento leggermente maggiore può aiutare a distribuire il grasso.
Lista di controllo per la manutenzione e la risoluzione dei problemi
Anche un cuscinetto ben specifico prima o poi si usurerà. L'obiettivo è individuare il problema prima che fermi l'AGV. Utilizzare i seguenti controlli durante la manutenzione programmata.
- Ascolta i cambiamenti nel rumore. Un ronzio costante è normale. Un rumore stridente o un clic suggerisce un danno o una contaminazione della pista.
- Misurare il gioco assiale e radiale. Confrontare con le specifiche originali. Un gioco maggiore spesso significa usura o adattamento allentato.
- Controllare la temperatura della ruota e del rullo dopo un turno. Un cuscinetto che si surriscalda può essere eccessivamente precaricato, scarsamente lubrificato o disallineato.
- Ispezionare le guarnizioni per tagli, indurimento o perdite. Una guarnizione danneggiata lascia entrare polvere e acqua nella canalizzazione.
- Verificare l'usura irregolare dei pneumatici o dei rulli. Ciò può indicare un problema di gioco dei cuscinetti o un asse piegato.
- Verificare la coppia di montaggio. I bulloni allentati consentono al cuscinetto di muoversi, danneggiando l'alloggiamento e l'albero.
Se il cuscinetto di una ruota di carico si guasta, sostituire sia il cuscinetto che la guarnizione. Il riutilizzo di una guarnizione dopo la rimozione spesso provoca perdite. Controllare anche l'usura dell'albero e dell'alloggiamento. Un alloggiamento usurato non manterrà correttamente il nuovo cuscinetto e il guasto si ripeterà. Per i rulli guida, controllare la guida per eventuali ammaccature, detriti o usura. Il rullo non può compensare una pista danneggiata.
Lista di controllo delle specifiche per le attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV
Prima di inviare una richiesta di offerta per cuscinetti AGV, raccogliere le seguenti informazioni. Questo elenco aiuta il produttore di cuscinetti a consigliare il prodotto giusto ed evitare avanti e indietro.
- Carico per ruota o rullo: statico e dinamico, compresi picchi di accelerazione e frenata.
- Velocità e ciclo di lavoro: numero di giri massimo, numero di giri medio e ore al giorno.
- Interfaccia di montaggio: diametro dell'albero, foro dell'alloggiamento, larghezza e classe di tolleranza.
- Direzione del carico: radiale, assiale o combinata. Nota il rapporto se combinato.
- Gioco o precarico: gioco assiale o precarico richiesto per l'applicazione.
- Sigillatura: materiale aperto, schermato, sigillato o speciale per il lavaggio.
- Lubrificazione: tipo di grasso, livello di riempimento e intervallo di temperatura.
- Ambiente: polvere, acqua, sostanze chimiche, temperatura e frequenza di lavaggio.
- Vita prevista: L10 ore o distanza e livello di rumore accettabile.
- Documentazione di qualità: certificati dei materiali, rapporti dimensionali e dati delle prove di rumore.
Ningbo Wanshun Bearing Co., Ltd. produce cuscinetti a sfere a contatto obliquo a doppia corona, cuscinetti a sfere a gola profonda e rotelle per questi tipi di sistemi di movimento. L'azienda opera a Cixi, Ningbo, un'area conosciuta come la città natale dei cuscinetti in Cina, e utilizza un sistema di qualità ISO 9001 con apparecchiature di ispezione per la geometria e il rumore delle piste. La sua gamma di prodotti comprende rulli LR, rulli ad arco gotico LFR e rulli linea serie W, che coprono molte posizioni delle ruote di carico e dei rulli guida AGV. Se stai specificando cuscinetti per un nuovo AGV o stai sostituendo una ruota difettosa, condividi tempestivamente il caso di carico e l'ambiente con il fornitore dei cuscinetti. Quella conversazione è più economica di un guasto a metà turno.
Le attrezzature per la movimentazione dei materiali AGV sono affidabili tanto quanto le loro parti mobili più piccole. Abbinando il tipo di cuscinetto, il coefficiente di carico, il gioco, la tenuta e la lubrificazione all'effettivo utilizzo del veicolo, si riduce il rumore, si prolungano gli intervalli di manutenzione e si mantiene il flusso di materiale in movimento. Inizia con il carico per ruota, controlla l'ambiente e richiedi dati di qualità documentati. Il cuscinetto può essere piccolo, ma sostiene il peso dell'intero sistema.
