Tres consideraciones de diseño importantes para los robots cartesianos

Brazo robótico del sistema de pórtico cartesiano

Configuración del sistema, gestión de cables, controles.

Si tu aplicación requiere un robot cartesiano, tienes una amplia variedad de opciones, dependiendo del nivel de integración que quieras emprender. Y aunque los robots cartesianos prediseñados se están adoptando cada vez más a medida que los fabricantes amplían sus gamas de productos para ajustarse a una gama más amplia de criterios de rendimiento, algunas aplicaciones aún requieren la construcción de su propio sistema cartesiano, por ejemplo, para cumplir con condiciones ambientales especiales o para cumplir con conjunto especializado de requisitos de rendimiento.

Pero "construye el tuyo" no significa necesariamente "construye desde cero". Caso en cuestión: los componentes clave de un robot cartesiano, los actuadores lineales, están disponibles en numerosas configuraciones, por lo que rara vez es necesario construir los actuadores desde cero. Y muchos fabricantes de actuadores lineales ofrecen kits de conexión y soportes de montaje que hacen que el montaje de su propio sistema cartesiano a partir de actuadores de especificaciones de catálogo sea un ejercicio relativamente sencillo.

Sin embargo, determinar el diseño básico y elegir los actuadores lineales adecuados es solo el primer paso. Para evitar terminar con un sistema cartesiano que no cumple con los requisitos de la aplicación o no se ajusta al espacio esperado, tenga en cuenta las siguientes consideraciones, especialmente durante la etapa de diseño.

Configuración del sistema

Una de las primeras cosas que hay que especificar al diseñar un robot cartesiano es la configuración de los ejes, no solo para lograr los movimientos necesarios, sino también para garantizar que el sistema tenga la rigidez suficiente, lo que puede afectar la capacidad de carga, la precisión del recorrido y el posicionamiento. exactitud. De hecho, algunas aplicaciones que requieren movimiento en las coordenadas cartesianas son mejor atendidas por un robot de pórtico que por un sistema cartesiano, especialmente si el eje Y requiere una carrera larga o si la disposición cartesiana pondría una gran carga de momento en uno de los ejes. . En estos casos, los ejes dual-X o dual-Y de un sistema de pórtico pueden ser necesarios para evitar una deflexión o vibración excesiva.

Si un sistema cartesiano es la mejor solución, la siguiente opción de diseño suele ser la unidad de transmisión para los actuadores, siendo las opciones más comunes un sistema accionado por correa, tornillo o neumático. E independientemente del sistema de accionamiento, los actuadores lineales se ofrecen normalmente con una sola guía lineal o con dos guías lineales.

La gran mayoría de los robots cartesianos utilizan la configuración de guía dual, ya que ofrece un mejor soporte para cargas en voladizo (momento), pero los ejes con guías lineales duales tendrán una huella más amplia que los ejes con guías lineales simples. Por otro lado, los sistemas de doble guía suelen ser más cortos (en dirección vertical), lo que puede evitar interferencias con otras partes de la máquina. El punto es que el tipo de ejes que elija afecta no solo el rendimiento del sistema cartesiano, sino que también afecta la huella general.

Mantenimiento de cable

Otro aspecto importante del diseño del robot cartesiano que a menudo se pasa por alto en las primeras fases (o simplemente se pospone para las fases posteriores del diseño) es la gestión de cables. Cada eje requiere varios cables de alimentación, aire (para ejes neumáticos), retroalimentación del codificador (para cartesianos servoaccionados), sensores y otros componentes eléctricos. Y cuando los sistemas y componentes se integran en la Internet industrial de las cosas (IIoT), los métodos y herramientas para conectarlos se vuelven aún más críticos. Todos estos cables, alambres y conectores deben enrutarse y administrarse cuidadosamente para garantizar que no experimenten fatiga prematura debido a una flexión excesiva o daños debido a interferencias con otras partes del sistema.

Los robots cartesianos (así como SCARA y de 6 ejes) hacen que esta conectividad sea aún más desafiante, ya que los ejes se pueden mover tanto de forma independiente como en sincronización entre sí. Pero una cosa que puede ayudar a mitigar la complejidad de la gestión de cables es utilizar componentes que reduzcan la cantidad de cables necesarios, por ejemplo, motores que integran potencia y retroalimentación en un solo cable o combinaciones integradas de variador de velocidad.

El tipo de control y el protocolo de red también pueden influir en el tipo y la cantidad de cables necesarios y en la complejidad de la gestión de cables. Y no olvide que el sistema de administración de cables (portacables, bandejas o carcasas) afectará las dimensiones del sistema en general, por lo que es importante verificar la interferencia entre el sistema de administración de cables y las otras partes del robot y la máquina. .

Control S

Los robots cartesianos son la solución ideal para movimientos de punto a punto, pero también pueden producir movimientos interpolados complejos y movimientos contorneados. El tipo de movimiento requerido ayudará a determinar qué sistema de control, protocolo de red, HMI y otros componentes de movimiento son los más adecuados para el sistema. Y aunque estos componentes están, en su mayor parte, alojados por separado de los ejes del robot cartesiano, influirán en los motores, cables y otros componentes eléctricos en el eje que se requieren. Y estos componentes en el eje, a su vez, desempeñarán un papel en las dos primeras consideraciones de diseño: configuración y administración de cables.

Por lo tanto, el proceso de diseño llega al "círculo completo", reiterando la importancia de diseñar un robot cartesiano como una unidad electromecánica integrada, en lugar de una serie de componentes mecánicos que simplemente están conectados al hardware y software eléctricos.


Hora de publicación: Dec-07-2020