Drei wichtige Designüberlegungen für kartesische Roboter

Roboterarm des kartesischen Portalsystems

Systemkonfiguration, Kabelmanagement, Steuerungen.

Wenn Ihre Anwendung einen kartesischen Roboter erfordert, haben Sie je nach Integrationsgrad, den Sie durchführen möchten, eine Vielzahl von Optionen. Und obwohl vorgefertigte kartesische Roboter immer häufiger eingesetzt werden, wenn Hersteller ihre Produktpalette erweitern, um einen breiteren Bereich von Leistungskriterien zu erfüllen, müssen einige Anwendungen immer noch ein eigenes kartesisches System bauen - zum Beispiel, um spezielle Umgebungsbedingungen zu erfüllen oder hohe Anforderungen zu erfüllen spezielle Leistungsanforderungen.

"Bauen Sie Ihre eigenen" bedeutet jedoch nicht unbedingt "Bauen Sie von Grund auf neu". Ein typisches Beispiel: Die Schlüsselkomponenten eines kartesischen Roboters - die Linearantriebe - sind in zahlreichen Konfigurationen erhältlich, sodass es selten erforderlich ist, die Antriebe von Grund auf neu zu bauen. Viele Hersteller von Linearantrieben bieten Verbindungssätze und Montagehalterungen an, mit denen die Montage Ihres eigenen kartesischen Systems aus katalogspezifischen Antrieben relativ einfach ist.

Die Festlegung des Grundlayouts und die Auswahl der geeigneten Linearantriebe ist jedoch nur der erste Schritt. Beachten Sie die folgenden Überlegungen - insbesondere während der Entwurfsphase, um zu vermeiden, dass ein kartesisches System entsteht, das nicht den Anwendungsanforderungen entspricht oder nicht in den erwarteten Footprint passt.

Systemkonfiguration

Eines der ersten Dinge, die bei der Konstruktion eines kartesischen Roboters festgelegt werden müssen, ist die Konfiguration der Achsen, um nicht nur die erforderlichen Bewegungen zu erzielen, sondern auch um sicherzustellen, dass das System eine ausreichende Steifigkeit aufweist, die die Tragfähigkeit, die Fahrgenauigkeit und die Positionierung beeinträchtigen kann Richtigkeit. Tatsächlich werden einige Anwendungen, die eine Bewegung in den kartesischen Koordinaten erfordern, von einem Portalroboter besser bedient als von einem kartesischen System, insbesondere wenn die Y-Achse einen langen Hub erfordert oder wenn die kartesische Anordnung eine große Momentlast auf eine der Achsen ausüben würde . In diesen Fällen können die Dual-X- oder Dual-Y-Achsen eines Portalsystems erforderlich sein, um eine übermäßige Durchbiegung oder Vibration zu verhindern.

Wenn ein kartesisches System die beste Lösung ist, ist die nächste Entwurfsoption in der Regel die Antriebseinheit für die Aktuatoren - wobei die häufigste Wahl ein Riemen-, Schrauben- oder pneumatisch angetriebenes System ist. Unabhängig vom Antriebssystem werden Linearantriebe normalerweise entweder mit einer einzelnen Linearführung oder mit zwei Linearführungen angeboten.

Die überwiegende Mehrheit der kartesischen Roboter verwendet die Konfiguration mit zwei Führungen, da sie eine bessere Unterstützung für überhängende (Moment-) Lasten bietet. Achsen mit doppelten Linearführungen haben jedoch eine größere Stellfläche als Achsen mit einzelnen Linearführungen. Andererseits sind Doppelführungssysteme häufig kürzer (in vertikaler Richtung), wodurch Störungen anderer Maschinenteile verhindert werden können. Der Punkt ist, dass der von Ihnen ausgewählte Achsentyp nicht nur die Leistung des kartesischen Systems beeinflusst, sondern auch den gesamten Platzbedarf.

Kabelmanagement

Ein weiterer wichtiger Aspekt des kartesischen Roboterdesigns, der in den frühen Phasen häufig übersehen wird (oder einfach auf spätere Phasen des Designs verschoben wird), ist das Kabelmanagement. Jede Achse benötigt mehrere Kabel für Strom, Luft (für pneumatische Achsen), Encoder-Feedback (für servogetriebene Kartesier), Sensoren und andere elektrische Komponenten. Und wenn Systeme und Komponenten in das industrielle Internet der Dinge (IIoT) integriert werden, werden die Methoden und Werkzeuge zu ihrer Verbindung noch kritischer. Alle diese Kabel, Drähte und Steckverbinder müssen sorgfältig verlegt und verwaltet werden, um sicherzustellen, dass sie nicht vorzeitig ermüden, weil sie sich übermäßig biegen oder durch Störungen anderer Teile des Systems beschädigt werden.

Kartesische (sowie SCARA- und 6-Achsen-) Roboter machen diese Konnektivität noch schwieriger, da sich die Achsen sowohl unabhängig als auch synchron miteinander bewegen können. Eine Sache, die dazu beitragen kann, die Komplexität des Kabelmanagements zu verringern, ist die Verwendung von Komponenten, die die Anzahl der erforderlichen Kabel reduzieren - beispielsweise Motoren, die Leistung und Rückkopplung in ein einziges Kabel integrieren, oder integrierte Motorantriebskombinationen.

Die Art der Steuerung und das Netzwerkprotokoll können auch die Art und Menge der erforderlichen Kabel und die Komplexität des Kabelmanagements beeinflussen. Und vergessen Sie nicht, dass das Kabelmanagementsystem - Kabelträger, Trays oder Gehäuse - die Abmessungen des Gesamtsystems beeinflusst. Überprüfen Sie daher unbedingt, ob das Kabelmanagementsystem und die anderen Teile des Roboters und der Maschine gestört sind .

Kontrollen

Kartesische Roboter sind die Lösung für Punkt-zu-Punkt-Bewegungen, können aber auch komplexe interpolierte Bewegungen und konturierte Bewegungen erzeugen. Die Art der erforderlichen Bewegung hilft zu bestimmen, welches Steuerungssystem, Netzwerkprotokoll, HMI und andere Bewegungskomponenten für das System am besten geeignet sind. Und obwohl diese Komponenten größtenteils getrennt von den Achsen des kartesischen Roboters untergebracht sind, beeinflussen sie, welche Motoren, Kabel und anderen elektrischen Komponenten auf der Achse erforderlich sind. Und diese Komponenten auf der Achse spielen wiederum eine Rolle bei den ersten beiden Entwurfsüberlegungen: Konfiguration und Kabelmanagement.

Der Entwurfsprozess schließt sich also und bekräftigt die Bedeutung des Entwurfs eines kartesischen Roboters als integrierte elektromechanische Einheit anstelle einer Reihe mechanischer Komponenten, die einfach mit elektrischer Hardware und Software verbunden werden.


Beitragszeit: 07.12.2020