التخصيص والتنوع

تتميز أنظمة المناولة الكارتيزية، باعتبارها أنظمة حركية متسلسلة، بمحاور رئيسية للحركة الخطية ومحاور مساعدة للدوران. يعمل النظام في آن واحد كدليل ودعم ومحرك، ويجب دمجه في النظام الكامل للتطبيق بغض النظر عن بنية نظام المناولة.

【أوضاع التركيب القياسية】

يمكن تركيب جميع أنظمة المناولة الكارتيزية في أي مكان ضمن المساحة. وهذا يسمح بتكييف النظام الميكانيكي على النحو الأمثل مع ظروف التطبيق. إليكم نظرة على بعض التصاميم الأكثر شيوعًا.

ثنائية الأبعاد - تنقسم أنظمة المناولة الديكارتية هذه إلى فئات من الناتئات والرافعات الخطية مع حركتها في المستوى الرأسي، والرافعات السطحية المستوية مع حركتها في المستوى الأفقي.

يتكون الكابولي ثنائي الأبعاد من محور أفقي (Y) مع محرك رأسي (Z) مثبت في مقدمته.

الرافعة الخطية عبارة عن محور أفقي (Y) مثبت من طرفيه، الأيمن والأيسر. أما المحور الرأسي (Z) فيُركب على منزلق بين طرفي المحور. وعادةً ما تكون الرافعات الخطية رفيعة، ذات مساحة عمل رأسية مستطيلة.

تتكون البوابة السطحية المستوية من محورين متوازيين (X) متصلين بمحور (Y) عمودي على اتجاه الحركة. وتغطي البوابات السطحية المستوية مساحة عمل أكبر بكثير من أنظمة الروبوتات ذات الحركة المثلثية أو أنظمة SCARA ذات مساحات العمل الدائرية أو الكلوية الشكل.

إضافةً إلى التكوين التقليدي ذي المحاور الفردية، تتخذ الرافعات الخطية والرافعات السطحية المستوية شكل أنظمة متكاملة ذات تركيبة ميكانيكية ثابتة مع سير مسنن دوار كعنصر محرك. ويجعلها الحمل الفعال المنخفض مناسبةً للقدرات العالية (عدد الرفعات/دقيقة) مع استجابة ديناميكية مناسبة.

ثلاثية الأبعاد - تنقسم أنظمة المناولة الكارتيزية هذه إلى فئات من الناتئات والرافعات ثلاثية الأبعاد ذات الحركات على كلا المستويين.

تتكون النتوءات ثلاثية الأبعاد من محورين (X) مثبتين بشكل متوازٍ بالإضافة إلى محور ناتئ (Y) عمودي على اتجاه الحركة، مع محور رأسي (Z) مثبت في مقدمته.

تتكون البوابات ثلاثية الأبعاد من محورين متوازيين (X) متصلين بمحور (Y) عمودي على اتجاه الحركة. ويتم تثبيت محور رأسي (Z) على هذا المحور العمودي.

ملاحظة: في حالة الروافع المستوية والخطية وثلاثية الأبعاد، تُطبَّق القوة بين نقطتي ارتكاز المحورين الأفقيين. ويعمل المحور الأفقي في الكابولي كرافعة بسبب الحمل المعلق على طرفه.

【يتطلب برمجة أبسط】

تعتمد درجة البرمجة المطلوبة على الوظيفة: إذا كان النظام يحتاج فقط إلى الانتقال إلى نقاط فردية، فإن برمجة PLC السريعة والبسيطة كافية.

إذا تطلب الأمر تحريكًا على مسار محدد، كما هو الحال عند وضع مادة لاصقة، فإن التحكم باستخدام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) يصبح غير كافٍ. في مثل هذه الحالات، يلزم استخدام برمجة الروبوتات التقليدية لأنظمة المناولة الكارتيزية أيضًا. مع ذلك، توفر بيئة التحكم لأنظمة المناولة الكارتيزية نطاقًا واسعًا من البدائل الممكنة مقارنةً بالروبوتات التقليدية. فبينما تتطلب الروبوتات التقليدية دائمًا استخدام نظام التحكم الخاص بالشركة المصنعة، يمكن استخدام أي وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) لأنظمة المناولة الكارتيزية، بالإصدار الذي يضم أفضل نطاق من الوظائف التي تتناسب مع متطلبات التطبيق ومدى تعقيده. هذا يعني إمكانية الالتزام بمواصفات العميل، وتطبيق منصة تحكم موحدة، بما في ذلك لغة برمجة موحدة وبنية برنامج موحدة.

تتطلب الروبوتات التقليدية برمجة معقدة في كثير من الأحيان. ونتيجة لذلك، يلزم بذل جهد كبير لاستخدام أنظمة ذات 4 إلى 6 محاور في المهام الميكانيكية. فعلى سبيل المثال، يجب تحريك جميع المحاور الستة في الوقت نفسه للتحرك في خط مستقيم. كما أن برمجة حركة الذراع اليمنى إلى اليسرى في تطبيقات الروبوتات التقليدية أمر صعب ويستغرق وقتًا طويلاً. توفر أنظمة المناولة الكارتيزية بدائل ممتازة في هذا الصدد.

【كفاءة عالية في استهلاك الطاقة】

تُرسى أسس المعالجة الموفرة للطاقة حتى عند اختيار النظام. فإذا تطلب التطبيق فترات توقف طويلة في مواضع معينة، فإن جميع محاور الروبوتات التقليدية تخضع للتحكم ذي الحلقة المغلقة، ويجب عليها التعويض باستمرار عن قوة الوزن.

في أنظمة المناولة الكارتيزية، عادةً ما يكون المحور الرأسي Z هو الوحيد الذي يحتاج إلى تطبيق قوة مستمرة. هذه القوة ضرورية لتثبيت الحمل الفعال في الموضع المطلوب في مواجهة قوة الجاذبية. يمكن تحقيق ذلك بكفاءة عالية باستخدام المحركات الهوائية، حيث إنها لا تستهلك طاقة في مراحل التثبيت. ومن المزايا الأخرى لمحاور Z الهوائية انخفاض وزنها، مما يسمح باستخدام أحجام أصغر للمكونات الميكانيكية لمحوري X وY ومحركهما الكهربائي. ويؤدي انخفاض الحمل الفعال إلى تقليل استهلاك الطاقة.

تبرز المزايا النموذجية للمحاور الكهربائية بشكل خاص في حالة المسارات الطويلة ومعدلات الدورات العالية. ولذلك، فهي غالباً ما تكون بديلاً فعالاً للغاية لمحوري X و Y.

【خاتمة】

في كثير من الحالات، يكون استخدام أنظمة المناولة الكارتيزية أكثر كفاءة واقتصادية من أنظمة الروبوتات التقليدية. ويمكن تصميم نظام مناولة كارتيزي مثالي لمجموعة واسعة من التطبيقات للأسباب التالية:

• يتم تكوين الأنظمة وفقًا لمتطلبات التطبيق من حيث المسارات المثلى والاستجابة الديناميكية، ويتم تكييفها مع الحمل.

• هيكلها الميكانيكي يجعل برمجتها سهلة: على سبيل المثال، لا يلزم تنشيط سوى محور واحد للحركات الرأسية.

• إن تكيفها الميكانيكي الأمثل يجعلها موفرة للطاقة، على سبيل المثال، عن طريق إيقاف تشغيل مصدر الطاقة عندما تكون في حالة سكون.

• أنظمة المناولة الكارتيزية مُحسَّنة من حيث المساحة للتطبيق.

• تسمح المكونات القياسية المنتجة بكميات كبيرة لأنظمة المناولة الكارتيزية بأن تكون بديلاً جذابًا من حيث السعر للروبوتات الصناعية التقليدية.

وأخيرًا وليس آخرًا: في أنظمة المناولة الديكارتية، يتم تحديد الحركة بواسطة التطبيق وملحقاته، وليس العكس.