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Impianti Industriali Trasporti automatici

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Trasporti automatici

Trasporti interni

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Sistemi AGVSistemi aerei con carrelli automotoriSistemi a slitta (skid)



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Obiettivi

Definire le principali tipologie di sistemi di trasporto automaticiIndividuare le caratteristiche costruttive essenzialiConoscere gli ambiti di applicazione più diffusiDelineare alcune prestazioni operative

SISTEMI AGV




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Tra i sistemi di trasporto interno che hanno avuto sviluppo rilevante ci sono quelli noti sotto varie definizioni:

carrelli filoguidativeicoli o carrelli a guida automaticaAutomatic Guided Vehicles (AGV)Automatic Guided Vehicles Systems (AGVS)

Tra di esse quelle attualmente più utilizzata è AGV e ad essa faremo riferimento nel seguito

Introduzione

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Esempio: AGV in reparto produttivo

Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina



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Il sistema

Tali sistemi di trasporto sono composti da quattro componenti principali:

i carrelli a guida automatica, che presiedono al trasporto vero e proprio e sono alimentati da batterie di accumulatoriun impianto che provvede a guidare i carrelli lungo i tragitti prestabilitiun impianto atto a trasmettere comandi, informazioni, situazioni di carico tra il sistema di gestione ed i carrelliun sistema di gestione (calcolatore dedicato) dell’intero impianto AGV

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Principali componenti del sistema




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Guida dei veicoli

Il sistema di guida fa eseguire ai veicoli, in modo automatico, i percorsi richiesti dalle esigenze di movimentazione dei materiali dello stabilimento Tali percorsi sono definiti mediante uno dei seguenti sistemi:

cavo inserito nel pavimento, attraversato da correntenastri o riscontri disposti sul pavimentoriscontri mediante codici disposti lungo il percorsolettura mediante sistemi laser dell’ambiente circostante e navigazione secondo la memorizzazione del percorso nel calcolatore di bordo

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Principali sistemi automatici di guida

Schema dei principali sistemi di guida:

guida fissamagneticaottica

guida libera




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Sistema a guida induttiva

Tratto da A. Monte, Elementi di Impianti Industriali,

Ed. Cortina

Un filo conduttore, cavetto di rame isolato con un rivestimento di plastica è inserito sotto il piano di calpestio. La scanalatura viene poi chiusa con resina sintetica interponendo uno strato di gomma sintetica spugnosa

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In corrispondenza dei giunti di dilatazione del pavimento si predispongono accorgimenti per evitare che il filo venga strappato durante gli assestamenti del pavimento


Ed. Cortina



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Un apposito generatore di frequenza alimenta il filo conduttore con una corrente alternata a bassa tensione: si genera così un campo magnetico concentrico con il cavo a pavimento che definisce il percorso dei carrelli destinati al trasporto dei materiali


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I veicoli sono dotati di sensori magnetici costituiti da bobine od antenne che rilevano il campo magnetico irradiato dal filo guidaSe le tensioni indotte nelle bobine sono uguali vuol dire che il carrello si trova esattamente sopra il filo guidaSe invece le tensioni differiscono significa che il carrello non è centrato rispetto al filo induttivo



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Esempi di layout relativi a sistemi AGV: in genere i veicoli non compiono un percorso unico, ma devono seguire tragitti diversi


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Per indirizzare i carrelli lungo il tragitto prestabilito si ricorre ad una delle due alternative di guida seguenti:a) guida mono frequenza

Un unico cavo individua tutti i possibili percorsi: in corrispondenza degli incroci si immette corrente solo lungo il tragitto che il veicolo deve seguire mentre la frequenza rimane costante

b) guida multifrequenzaI vari percorsi sono rappresentati da altrettanti fili induttivi ognuno dei quali è attivato da corrente ad una determinata frequenza: ogni carrello segue la frequenza assegnata



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Sistema a guida ottica a luce riflessa

Il percorso del sistema di trasporto è individuato da nastri catarifrangenti disposti a terra che riflettono un raggio di luce polarizzata proveniente dai carrelli. I raggi riflessi vengono captati da dispositivi posti sui carrelli e sono utilizzati per guidare i veicoli


Ed. Cortina

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Sistema a guida ottica a telecamera

Questo sistema prevede ancora l’installazione di un nastro a pavimento per individuare i percorsiUna telecamera installata a bordo dei carrelli provvede a guidare i carrelli stessi lungo il tragitto




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Sistemi a guida ottica mediante laser

Questi veicoli sono dotati di testa laser rotante che perlustra la zona operativa ove sono installati - su pareti, macchinari ad altri punti fissi - nastri catarifrangentiQuesti riflettono il raggio laser proveniente dai singoli carrelli e la testa laser rileva la direzione del punto di riflessioneIl computer di bordo confronta la posizione del veicolo con il percorso programmato e memorizzato e fornisce le correzioni

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Sistemi a guida libera con raggi laser

Questi carrelli non devono seguire alcun segnale di guida fisso, ma percorsi programmati attraverso software Il carrello è dotato di lettori laser in grado di rilevare le caratteristiche dell’ambiente circostanteIl confronto tra le caratteristiche rilevate e la mappa memorizzata nel computer di bordo, permette al sistema di gestione del carrello gli opportuni adattamenti di rotta



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Sistemi a guida libera con navigazione stimata

Questi carrelli non devono seguire alcun segnale di guida fisso, ma percorsi programmati attraverso software che confronta i segnali provenienti dai sensori di spostamento degli assi con le quote memorizzate nel computer di bordo Tale sistema è adatto alla guida su tragitti brevi e perde di precisione quanto più i percorsi sono lunghi


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Trasmissione comandi e informazioni

Le principali tecniche di trasmissione dei comandi e delle informazioni sono le seguenti:

a) mediante tastiera alfanumericab) per via induttivac) a raggi infrarossid) per via otticae) mediante onde radio



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a) Tastiera alfanumericai carrelli sono dotati di tastiera alfanumerica tramite la quale vengono trasmessi messaggi codificati al microprocessore di bordo

b) Trasmissione induttivale informazioni scambiate con i carrelli sono trasmesse tramite apposito cavo disposto sotto il piano di calpestio. Mediante modulazioni di frequenza o di intensità della corrente, si possono trasmettere comandi ed informazioni alle antenne o bobine del carrello e viceversa

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Trasmissione per via induttiva

Trasmissione dei comandi e delle informazioni per via induttiva




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c) Trasmissione a raggi infrarossiil sistema consente il colloquio tra i sensori del calcolatore dedicato ed i carrelli tramite impulsi ottici nella gamma dell’infrarossolungo il percorso sono installate unità di trasmissione costituite da LED, che trasformano gli impulsi elettrici del calcolatore dedicato in raggi infrarossi;questi pervengono alle unità di ricezione installate sui carrelli, che le trasformano nuovamente in impulsi elettrici

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Trasmissione con raggi infrarossi

Trasmissione comandi ed informazioni mediante raggi infrarossi




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d) Trasmissione otticaappositi trasmettitori-ricevitori ottici sono posizionati lungo il percorso dei carrelli ed a bordo degli stessi: attraverso tali sensori ottici ogni carrello riceve istruzioni sulla destinazione e sulle operazioni da eseguire

e) Trasmissione via radioil carrello e la centrale di controllo colloquiano continuamente attraverso onde radio nella gamma UHF

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Tipi di carrelli

Un carrello trainante (trattore) provvede alla movimentazione lungo il percorso prestabilito di uno o più carrelli agganciati tra loroSistema utilizzato quando l’intensità del traffico è molto elevata




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Tipi di carrelli

Carrelli trasportatoriSono dotati di attrezzature di supporto dei carichi trasportati, atte a facilitare il prelievo e lo scarico automatici dei carichi: a) piattaforme sollevabilib) rulli motorizzatic) piattaforme girevoli e

sollevabilid) forche sollevabili


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Tipi di carrelli


e) catene motorizzatef) forche telescopiche



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Tipi di carrelli

Trasporto e postazione di lavoroL’impiego degli AGV quali piattaforme di lavoro mobili o di assemblaggio,consente di trasformare il carrello in elemento integrato della produzione


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Sicurezza nei sistemi AGV

I carrelli AGV sono dotati di:pulsanti di emergenzasegnalatori ottici o laserparaurti dotati di sensori di contattodistanziatori di sicurezza

Ciò consente a tali sistemi di funzionare in contemporanea e nelle stesse zone utilizzate dal personale




Sistemi aerei con carrelli automotori


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Tra i sistemi di trasporto interno più comuni, perlomeno nel settore automotive, sono presenti i sistemi aerei con carrelli automotori, altrimenti denominati AEM (Automatic Electrified Monorail)

Introduzione



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I sistemi di trasporto aereo in esame consistono in carrelli motorizzati che scorrono su vie di corsa sopraelevateSono in grado di svolgere operazioni di trasporto completamente automatizzate da uno o più punti di partenza ad uno o più punti di arrivo

Carrelli automotori

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Elementi costitutivi

Carrelli: costituiti da un elemento motore (conduttore) collegato ad uno o più elementi non motorizzati




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Elementi costitutivi

I carrelli conduttori comprendono:un corpo principale metallicoil motoriduttore con freno ed apparecchiatura elettricail gruppo di codificazionela ruota portante e le ruote di contrastol’elemento di sospensione del carico

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Sistemi anticollisione

Anteriormente i carrelli sono dotati di paraurti in plastica o metallo: se un ostacolo viene a trovarsi sul percorso del carrello il mezzo di trasporto si arresta




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Alimentazione

I carrelli sono alimentati con corrente alternata oppure con corrente continuaAlcuni costruttori realizzano carrelli dotati di batterie per i quali non occorre alcuna linea di alimentazione


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Alimentazione - Controllo

I carrelli sono dotati di un proprio sistema di controllo costituito da un PLC: la trasmissione dei segnali di comando e di controllo avviene con sistemi analoghi a quelli dei carrelli AGV, vale a dire:

raggi infrarossilasersegnali otticionde radio



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Vie di corsa

Le vie di corsa aeree sono costituite da rotaie in leghe leggere, alluminio estruso od acciaio. La parte superiore della via di corsa sopporta il carico mentre le facce laterali fungono da guida Su un fianco della rotaia sono installati i conduttori di alimentazione elettrica, di trasmissione deicomandi ai carrelli e di ricevimentodelle informazioni riguardantila loro posizione, lo stato di carico, ecc.

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Scambi


Gli scambi sono costituiti da un telaio fisso eduno mobile (azionato da un dispositivo pneumatico oppure da un motoriduttore) sul quale sono installatitratti di rotaia retti e/o curvilinei così da realizzare scambi a due o tre vie oppure rotanti



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Discensori - Elevatori

I carrelli automotoridevono potersi spostare in direzione verticaleA questo scopo si ricorre ad opportune stazioni di sollevamento od elevatori-discensori


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Discensori - Elevatori

Gli elevatori-discensori provvedono ad alzare ed abbassare un tratto di via di corsa fino all’altezza necessaria



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Sistema di gestione e controllo


Negli impianti tradizionali le missioni dei carrelli possono essere comandate

a) dalle stazioni di partenza o da quelle di arrivo

b) da un calcolatore di processo

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Negli impianti più complessi o di maggiore potenzialità, si installano PLC a bordo dei carrelli e due o più calcolatori per la gestione delle missioni e dei percorsi dei carrelliTali calcolatori di gestione sono eventualmente sottesi ad un’apparecchiatura centralizzata di supervisione interfacciata con un computer dedicato



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Il circuito degli automotori è suddiviso generalmente in tratti direttamente collegati con il calcolatore dedicato: lo scambio di dati ed informazioni tra i carrelli ed il suddetto computer, avviene settore per settoreÈ così possibile:

gestire le missioni dei carrelli (tipo di materiale da trasportare, destinazione secondo il percorso ottimale, cambi di velocità, arresti, ecc.)aggiornare ed eventualmente visualizzare (su video) la situazione dell’impianto quali: materiali movimentati, avarie ai vari livelli, ecc.

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Layout di un sistema ad automotori

É ormai consolidata la tendenza verso costruzioni modulari delle vie di corsa, facilitando così le modifiche od estensioni del layout iniziale


Ed. Cortina



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Dispositivi di carico e scarico

Sono atti a consentire prelievi e depositi rapidi e sicuri di materiali da movimentare oppure il loro trasferimento da o su altri trasportatori (rulliere -AGV,ecc.), macchine operatrici


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Punti di forza dei sistemi automotori

I principali vantaggi di un sistema di trasporto aereo a carrelli automotori sono:

installazione aerea, senza intralci a pavimentolimitati ingombri dei carrellielevate potenzialità di trasportopercorsi complessi e su diversi piani o livelli con possibilità di ampliarli o modificarlieventuale traslazione bidirezionalecostituzione, lungo il percorso, di zone di accumulo dei carrelli sia con carico a bordo che scarichirapidità di montaggio (grazie alla modularità dei componenti)



Sistemi a slitta (skid)


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Descrizione

Si tratta di trasportatori automatici “a slitta”, idonei alla movimentazione lungo le linee di lavorazione e/o di montaggio, di componenti ingombranti




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Descrizione

Sono caratterizzati da speciali telai metallici inferiormente realizzati a somiglianza di una slitta; l’insieme componente-telaio a slitta assume la conformazione di una unità di trasporto movimentata da trasportatori a rulli, tapparelle o catene installati a piano pavimento

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Applicazioni

Esempio di applicazione del sistema a skid alla movimentazione di scocche automobilisticheÈ particolarmente diffuso per la movimentazione di scocche di automezzi nei reparti di verniciatura o lungo le linee di assemblaggio vetture




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Applicazioni

Il trasporto con skid è adatto alla movimentazione di materiali che richiedono numerose operazioni in serie ed eventualmente automatizzate


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Applicazioni

Tanto gli skid con il carico, quanto quelli scarichi, possono essere immagazzinati dentro apposite scaffalature servite da trasloelevatore

Tratto da A.Monte, Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina



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Composizione del sistema

Il sistema è costituito da:skidtrasportatoreimpianto elettricoimpianto di gestione e controllo

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Skid: si tratta di un telaio in profilati di acciaio elettrosaldati atto a sopportare il carico da trasportare




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Trasportatore: l’avanzamento degli skid è affidato a trasportatori motorizzati tra cui:

trasportatori a rullitrasportatori a catenetrasportatori a tapparelle


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Impianto elettrico: i motori elettrici che compongono il sistema di trasporto in esame sono alimentati dalla rete di potenza e possono essere dotati di variatore di velocitàDetti motori sono sistemati preferibilmente in corrispondenza della testata motrice del trasportatore e sono di solito collegati alle apparecchiature elettriche



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Impianto di gestione e controllo: il sistema è gestito da un calcolatore dedicato tramite uno o più PLC di comando e controllo


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