3 خطوات لتصميم نظام تحديد المواقع الخطي الخاص بك

تعمل الروبوتات الديكارتية على محورين أو ثلاثة محاور على طول نظام الإحداثيات الديكارتية X وY وZ. في حين أن روبوتات SCARA وروبوتات سداسية المحاور تحظى بشهرة أوسع، إلا أن الأنظمة الديكارتية تُستخدم في جميع التطبيقات الصناعية تقريبًا، من تصنيع أشباه الموصلات إلى معدات النجارة. وليس من المستغرب انتشار الروبوتات الديكارتية على نطاق واسع، فهي متوفرة بتكوينات لا حصر لها، ويمكن تخصيصها بسهولة لتلبية معايير التطبيق الدقيقة.

في حين أن الروبوتات الديكارتية كانت تُصمَّم وتُبنَى تقليديًا داخليًا من قِبل المُدمجين والمستخدمين النهائيين، فإن معظم مُصنِّعي المُشغِّلات الخطية يُقدِّمون الآن روبوتات ديكارتية مُصمَّمة مسبقًا، مما يُقلِّل بشكل كبير من وقت الهندسة والتجميع وبدء التشغيل مُقارنةً ببناء نظام من الصفر. عند اختيار روبوت ديكارتي مُصمَّم مسبقًا، إليك ثلاثة أمور يجب مراعاتها لضمان حصولك على النظام الأنسب لتطبيقك.

【توجيه】

غالبًا ما يُحدد التطبيق التوجيه، مع مراعاة ما إذا كانت الأجزاء بحاجة إلى التعامل معها، أو ما إذا كانت العملية بحاجة إلى أن تتم، من الأعلى أو الأسفل. من الضروري أيضًا ضمان عدم تداخل النظام مع الأجزاء الأخرى الثابتة أو المتحركة وعدم تشكيله أي خطر على السلامة. لحسن الحظ، تتوفر الروبوتات الديكارتية بتكوينات XY وXYZ مختلفة لتلبية متطلبات التطبيق والمساحة. ضمن التوجهات القياسية متعددة المحاور، تتوفر أيضًا خيارات لتركيب المشغلات بشكل عمودي أو جانبي. عادةً ما يُتخذ هذا التصميم مع مراعاة الصلابة، حيث تتمتع بعض المشغلات (خاصةً ذات قضبان التوجيه المزدوجة) بصلابة أعلى عند تركيبها على الجانبين.

بالنسبة للمحور الخارجي (Y في تكوين XY، أو Z في تكوين XYZ)، يكون لدى المصمم خيار ما إذا كانت القاعدة ستثبت مع تحريك العربة، أو العربة ثابتة مع تحريك القاعدة. والسبب الرئيسي لتثبيت العربة وتحريك القاعدة هو التداخل. إذا برز المحرك في منطقة العمل واحتاج إلى التحرك بعيدًا عن الطريق أثناء مرور أنظمة أو عمليات أخرى، فإن تحريك القاعدة يسمح بسحب جزء كبير من المحرك وإخلاء المساحة. ومع ذلك، فإنه يزيد من الكتلة المتحركة والقصور الذاتي، لذلك يجب أخذ ذلك في الاعتبار عند تحديد حجم علب التروس والمحركات. ويجب تصميم إدارة الكابلات بحيث يمكنها التحرك مع المحور، حيث سيتحرك المحرك. تأخذ الأنظمة المصممة مسبقًا هذه المشكلات في الاعتبار وتضمن تصميم جميع المكونات وتحديد حجمها بشكل صحيح للتوجيه والتخطيط الدقيق للنظام الديكارتي.

【الحمل والشوط والسرعة】

هذه المعايير الثلاثة للتطبيق هي الأساس الذي يُعتمد عليه في اختيار معظم الروبوتات الديكارتية. يتطلب التطبيق نقل حمولة معينة لمسافة محددة، خلال فترة زمنية محددة. لكنها مترابطة أيضًا - فمع زيادة الحمل، تبدأ السرعة القصوى في الانخفاض تدريجيًا. ويحد الحمل من الشوط إذا كان المحرك الخارجي مُثبّتًا، أو السرعة إذا كان المحرك يُدار ببرغي كروي. هذا يجعل تحديد حجم النظام الديكارتي مهمة بالغة التعقيد.

لتبسيط مهام التصميم وتحديد المقاسات، عادةً ما يوفر مصنعو الروبوتات الديكارتية مخططات أو جداول توضح أقصى حمل وسرعة لأطوال واتجاهات أشواط محددة. ومع ذلك، يُحدد بعض المصنعين أقصى قدرات للحمل والشوط والسرعة بشكل مستقل. من المهم فهم ما إذا كانت المواصفات المنشورة متعارضة، أو ما إذا كان من الممكن تحقيق أقصى حمل وسرعة وشوط معًا.

【الدقة والضبط】

تُعدّ المُشغّلات الخطية أساس دقة الروبوت الديكارتي. ويُعدّ نوع المُشغّل - سواءً أكان بقاعدة من الألومنيوم أم الفولاذ، وما إذا كانت آلية التشغيل عبارة عن حزام، أو برغي، أو محرك خطي، أو هوائي - العامل الرئيسي المُحدد للدقة وقابلية التكرار. كما أن طريقة تركيب المُشغّلات وتثبيتها معًا تُؤثر أيضًا على دقة حركة الروبوت. فالروبوت الديكارتي المُحاذي بدقة والمُثبّت أثناء التجميع يتمتع بدقة حركة أعلى من النظام غير المُثبّت، ويكون أكثر قدرة على الحفاظ على هذه الدقة طوال عمره.

في أي نظام متعدد المحاور، لا تكون الوصلات بين المحاور صلبة تمامًا، وتؤثر العديد من المتغيرات على سلوك كل محور. هذا يجعل حساب أو نمذجة دقة الحركة وقابلية التكرار رياضيًا أمرًا صعبًا. الخيار الأمثل لضمان استيفاء نظام ديكارت لدقة الحركة وقابلية التكرار المطلوبة هو البحث عن أنظمة تم اختبارها من قبل الشركة المصنعة، بأحمال وأشواط وسرعات مماثلة. يدرك معظم مصنعي الروبوتات الديكارتية هذا الأمر كشاغل رئيسي للمستخدمين، وقد اختبروا أنظمتهم لتوفير بيانات واقعية عن الأداء في تطبيقات مختلفة.

توفر الروبوتات الديكارتية المُصممة مسبقًا وفورات كبيرة مقارنةً بالروبوتات المُصممة والمُجمّعة داخليًا. قد يستغرق تحديد حجم نظام متعدد المحاور واختياره وطلبه وتجميعه وتشغيله واستكشاف أخطائه مئات الساعات، بينما تُقلّص الأنظمة المُصممة مسبقًا هذا الوقت إلى بضع ساعات فقط للاختيار والتشغيل. كما أن تنوع التكوينات وأنواع التوجيه وتقنيات القيادة المُتاحة في المنتجات القياسية للمُصنّعين يعني أن المُصممين والمهندسين لا يُضطرون إلى التنازل عن الأداء أو دفع تكاليف قدرات أكبر مما يتطلبه التطبيق.