3 שלבים לתכנון מערכת מיקום ליניארית

רובוטים קרטזיים פועלים בשניים או שלושה צירים לאורך מערכת הקואורדינטות הקרטזית של X, Y ו-Z. בעוד שרובוטים SCARA ו-6 צירים מוכרים יותר, מערכות קרטזיות ניתן למצוא כמעט בכל יישום תעשייתי שניתן להעלות על הדעת, החל מייצור מוליכים למחצה ועד ציוד לעיבוד עץ. ואין זה מפתיע שמערכות קרטזיות נפוצות כל כך. הן זמינות בתצורות שנראות בלתי מוגבלות וניתנות להתאמה אישית בקלות כדי לעמוד בפרמטרי היישום המדויקים.

בעוד שרובוטים קרטזיאניים תוכננו ונבנו באופן מסורתי באופן פנימי על ידי אינטגרטורים ומשתמשי קצה, רוב יצרני המפעילים הליניאריים מציעים כיום רובוטים קרטזיאניים מהונדסים מראש, אשר מפחיתים משמעותית את זמן ההנדסה, ההרכבה וההפעלה בהשוואה לבניית מערכת מאפס. בעת בחירת רובוט קרטזיאני מהונדס מראש, הנה שלושה דברים שכדאי לזכור, כדי להבטיח שתקבלו את המערכת המתאימה ביותר ליישום שלכם.

【הִתמַצְאוּת】

הכיוון מוכתב לעתים קרובות על ידי היישום, כאשר גורם מפתח הוא האם יש לטפל בחלקים, או שהתהליך צריך להתרחש, מלמעלה או מלמטה. כמו כן, חשוב לוודא שהמערכת לא מפריעה לחלקים נייחים או נעים אחרים ולא מהווה סכנה בטיחותית. למרבה המזל, רובוטים קרטזיים זמינים בתצורות XY ו-XYZ רבות ושונות כדי לעמוד במגבלות היישום והמקום. בתוך הכיוונים הסטנדרטיים מרובי הצירים, ישנן גם אפשרויות להרכיב את המפעילים זקופים או על צידם. בחירת עיצוב זו נעשית בדרך כלל תוך התחשבות בקשיחות, מכיוון שלחלק מהמפעילים (במיוחד אלו עם מסילות הנחיה כפולות) יש קשיחות גבוהה יותר כאשר הם מורכבים על צידם.

עבור הציר החיצוני ביותר (Y בתצורת XY, או Z בתצורת XYZ), למתכנן יש אפשרות לבחור האם הבסיס יהיה קבוע כאשר הגררה נעה, או שהגררה תהיה קבועה כאשר הבסיס נע. הסיבה העיקרית לקיבוע הגררה ולהזזת הבסיס היא הפרעה. אם המפעיל בולט לתוך אזור עבודה וצריך לזוז הצידה בזמן שמערכות או תהליכים אחרים נעים דרכו, אז הזזת הבסיס מאפשרת לחלק משמעותי מהמפעיל להיסוג ולפנות את החלל. עם זאת, זה מגדיל את המסה והאינרציה הנעים, ולכן יש לקחת זאת בחשבון בעת ​​קביעת גודל תיבות הילוכים ומנועים. ויש לתכנן את ניהול הכבלים כך שיוכל לנוע עם הציר, מכיוון שהמנוע ינוע. מערכות מהונדסות מראש לוקחות בחשבון את הסוגיות הללו ומבטיחות שכל הרכיבים מתוכננים ומגודלים כראוי עבור הכיוון והפריסה המדויקים של המערכת הקרטזית.

【עומס, מהלך ומהירות】

שלושת פרמטרי היישום הללו הם הבסיס שעליו נבחרים רוב הרובוטים הקרטזיאניים. יישום דורש הזזת עומס מסוים למרחק מסוים, בתוך זמן נתון. אך הם גם תלויים זה בזה - ככל שהעומס עולה, המהירות המקסימלית תתחיל בסופו של דבר לרדת. ומהלך הפעולה מוגבל על ידי העומס אם המפעיל החיצוני ביותר הוא שלוחה, או על ידי המהירות אם המפעיל מונע על ידי בורג כדורי. זה הופך את קביעת גודל מערכת קרטזית למשימה מורכבת מאוד.

כדי לפשט את משימות התכנון והגודל, יצרני רובוטים קרטזיים מספקים בדרך כלל טבלאות או תרשימים המציגים את העומס והמהירות המרביים עבור אורכי מהלך וכיוונים ספציפיים. עם זאת, חלק מהיצרנים מציינים יכולות עומס, מהלך ומהירות מרביים שאינן תלויות זו בזו. חשוב להבין אם המפרטים שפורסמו סותרים זה את זה, או שניתן להשיג את מפרטי העומס, המהירות והמהלך המרביים יחד.

【דיוק ודיוק】

מפעילים ליניאריים הם הבסיס לדיוק ולדיוק של רובוט קרטזיאני. סוג המפעיל - האם יש לו בסיס אלומיניום או פלדה, והאם מנגנון ההנעה הוא רצועה, בורג, מנוע ליניארי או פנאומטי - הוא הגורם המכריע ביותר לדיוק וליכולת החזרה. אך לאופן שבו המפעילים מורכבים ומחוברים יחד יש השפעה גם על דיוק התנועה של הרובוט. רובוט קרטזיאני שמיושר בדיוק ומוצמד למוטות במהלך ההרכבה יהיה בדרך כלל בעל דיוק תנועה גבוה יותר מאשר מערכת שאינה מצומדת למוטות, ויהיה מסוגל לשמור טוב יותר על דיוק זה לאורך חייו.

בכל מערכת מרובת צירים, החיבורים בין הצירים אינם קשיחים לחלוטין, ומשתנים רבים משפיעים על התנהגות כל ציר. דבר זה מקשה על חישוב או מודל מתמטי של דיוק התנועה וחזרתיות. האפשרות הטובה ביותר להבטיח שמערכת קרטזית עומדת בדיוק התנועה וחזרתיות הנדרשים היא לחפש מערכות שנבדקו על ידי היצרן, עם עומסים, מהלכים ומהירויות דומים. רוב יצרני הרובוטים הקרטזיים מכירים בכך כדאגה מרכזית עבור המשתמשים, ובדקו את המערכות שלהם על מנת לספק נתונים "מהעולם האמיתי" על ביצועים ביישומים שונים.

רובוטים קרטזיאניים מהונדסים מראש מספקים חיסכון משמעותי בהשוואה לרובוטים המתוכננים ומורכבים באופן עצמאי. הזמן הנדרש לבחירת גודל, בחירה, הזמנה, הרכבה, הפעלה ופתרון בעיות של מערכת רב-צירית יכול להיות מאות שעות, ומערכות מהונדסות מראש מצמצמות זמן זה לכמה שעות בלבד של בחירה והפעלה. מגוון התצורות, סוגי ההנחיה וטכנולוגיות ההינע הזמינות בהיצע הסטנדרטי של היצרנים פירושו שמתכננים ומהנדסים אינם צריכים להתפשר על ביצועים או לשלם עבור יכולת רבה יותר ממה שהיישום דורש.