Automaattisten liikkeenohjausjärjestelmien, joilla on suuret kuormankantokyvyt, kysyntä on merkittävästi kasvanut. Yksi syy tähän on joustavien moniakselisten robottien asentaminen pitkille kiskoille. Tämä antaa insinööreille mahdollisuuden laajentaa työaluetta huomattavasti ja hyödyntää samalla robottiohjaimen seitsemättä akselia täysimääräisesti. Monissa sovelluksissa lineaariliikkeellä ohjattu portaalijärjestelmä voi suorittaa samat tehtävät kuin moniakselinen robotti pienemmillä kustannuksilla. Lisäksi nämä portaalijärjestelmät voidaan suunnitella ja toimittaa loppukäyttäjille vakiomalleista raskaita osakokoonpanoista tai komponenteista, ja ne voidaan räätälöidä tiettyyn sovellukseen. Tässä on katsaus viiteen erittäin konfiguroitavaan järjestelmään, joita voidaan käyttää portaalikokoonpanoissa tehtaan lattian automatisoinnissa monimutkaisten robottien sijaan. Aloitetaan tarkastelemalla joitakin portaalin peruskonsepteja.

Matala tai keskitasoinen tarkkuus

Tehdasautomaatio ei aina vaadi suurta tarkkuutta. Monissa tapauksissa tehtävään liittyy raskaita tuotteita ja epätasapainoisia tai epätasapainossa olevia materiaaleja. Useimmat sovellukset vaativat paljon toistoa, pitkää käyttöaikaa ja pitkäikäistä kestävyyttä minimaalisella huollolla. Usein tarkkuuspaikannuksen vaatimus on alhainen. Keräily- ja sijoitussovellukset voivat vaatia vähän tarkkuutta laatikoita lavattaessa tai seuraavaa tuotetta tuotantojonoon asettaessa. Materiaalinsiirtosovellukset voivat sisältää tuotteiden siirtämisen yläpuolisella robottimanipulaattorilla alueelta toiselle. XYZ-portaalirobotit (Z-akseli viittaa pystysuoraan suuntaan) voivat sijoittaa ja siirtää materiaaleja mihin tahansa kolmiulotteisessa tilassa tai mahdollistaa operaatiot työkappaleen useilla pinnoilla. Ruiskutusjärjestelmät saattavat vaatia vähän tarkkuutta pitkillä matkoilla, kuten junavaunun tai lentokoneen siiven maalaamisessa.

Raskas Z-akseli

Tuotetta siirrettäessä ensimmäinen tehtävä on kuorman nostaminen. Tuotteen käsittelyyn käytettävien päätykahvainten suunnittelussa kiinnitetään usein erityistä huomiota. Yksinkertainen pystysuora nosto- tai laskukone voidaan luokitella Z-akselijärjestelmäksi. Kun esine on nostettu ja järjestelmä tukee sitä, kaikki liike tuottaa lisäkuormia massan kiihtyvyyden vuoksi. Merkittäviä kuormia voi syntyä suurnopeusliikkeen aikana. Nopeus määritetään tyypillisesti vaaditun matkan sykliajan perusteella. Kuormat lasketaan massan kiihtyvyyden (+ ja -) perusteella. Tyypillisten portaalien nopeudet ulottuvat 5 m/s:iin. Siksi odotetun liikkeen mukauttamiseksi saatetaan tarvita suuri kuormakapasiteetti. Lisäksi sovellukseen voidaan suunnitella pitkä käyttöikä, kun työkuormavaatimukset ovat pieni suhde liikejärjestelmien kuormituskapasiteettiin. Yksiakselisia liikevaiheita voidaan yhdistää muihin paikoituslaitteisiin erilaisissa portaalikokoonpanoissa. Lisäliikejärjestelmien kiinnittäminen lisää ulottuvuutta ja toiminnallisuutta, ja tehtäviä voidaan suorittaa pidemmillä matkoilla.

XZ-robotti:Kun Z-akselin lineaariliikkeen alusta on asennettu ylimääräiselle poikittaiselle liikeakselille, sitä voidaan kutsua XZ-robotiksi. Tämä kokoonpano voi nostaa esineen pystysuunnassa, siirtää sen toiseen paikkaan suorassa linjassa ja sijoittaa esineen sinne. Tämä kokoonpano on erityisen hyödyllinen poiminta-ja-sijoitus- tai siirtosovelluksissa. XZ-robotin pää voi asemoida ja sijoittaa minkä tahansa kohdan suorakulmaisen tason sisällä. Joissakin tapauksissa X-akselin pääasennuslevy voi pitää lineaarijohteiden laakereita Z-akselilla ja integroida kaikki tarvittavat hammaspyöräkäytön ja automaattisen voitelulaitteen komponentit. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti suunnittelua ja vähentää kokonaisliikemassaa.

XYZ-robotti ja X-X'-YZ-robottiportaali:Robottiportaalijärjestelmän joustavin kokoonpano tarjoaa kolme liikeakselia, jotka mahdollistavat sijoittelun mihin tahansa kolmiulotteisen työalueen sisällä. XYZ-kokoonpano on harvinaisempi, koska akselien kiinnityspisteistä tulee tilarajoitteisia. Tätä kokoonpanoa käytetään kuitenkin laajasti automatisoidussa hitsauksessa, jossa liikeradat ovat pitkiä, mutta ei suuria kuormia. Paljon yleisempää on rinnakkainen X-akseliratkaisu, jossa Y-akseli on tuettu molemmista päistä. Tätä kokoonpanoa kutsutaan X-X'-YZ-portaaliksi (lausutaan X, X-prime). Esimerkkejä tästä kokoonpanosta on helppo löytää tuotantokoneista, kuten CNC-jyrsimistä.

Rajattomat räätälöidyt kokoonpanot: Suurikokoisille automatisoiduille liikejärjestelmille on monia mahdollisia malleja. Täydellinen moniakselinen XYZ-portaalirobotti voidaan suunnitella mittatilaustyönä yksittäisistä lineaarisista johdekiskoista ja lineaarilaakereista, jolloin insinöörit voivat valita parhaat tuotteet suunnittelun kullekin alueelle. Olemassa olevat tuotelinjat tarjoavat standardoituja komponentteja ja osakokoonpanoja, jotka nopeuttavat konfigurointia ja kehitystä käyttämällä yhteisiä portaaliasetteluja ja samalla tarjoavat vapauden luoda mukautettuja suunnitelmia. Tämä ei ole mahdollista esikonfiguroiduilla tai valmiilla laitteilla, jotka rajoittavat työskentelyä aiemmin asetettujen rajojen sisällä.