Автоматизированные системы управления движением с высокой грузоподъёмностью испытывают значительный рост спроса. Одна из причин этого — установка гибких многоосевых роботов на длинные рельсы. Это позволяет инженерам значительно расширить рабочую зону, в полной мере используя седьмую ось контроллера робота. Во многих случаях портальная система с линейным управлением движением может выполнять те же задачи, что и многоосевой робот, при меньших затратах. Кроме того, эти портальные системы могут быть спроектированы и поставлены конечным пользователям из стандартных высокопрочных узлов или компонентов и адаптированы к конкретному применению. Ниже представлен обзор пяти легко настраиваемых систем, которые могут использоваться в портальных конфигурациях для автоматизации заводских цехов вместо сложных роботов. Начнём с обзора некоторых основных концепций портальных систем.

Низкая и средняя точность

Автоматизация производства не всегда требует высокой точности. Во многих случаях задача связана с тяжелыми изделиями и материалами неудобной формы или несбалансированными. Большинство приложений требуют высокой повторяемости, длительного времени работы и долговечности с минимальным обслуживанием. Часто требования к точности позиционирования низкие. Задачи захвата и размещения могут требовать низкой точности при паллетировании ящиков или размещении следующего изделия в производственной очереди. Задачи перемещения материалов могут включать перемещение изделий с помощью подвесного робота-манипулятора из одной зоны в другую. Портальные роботы XYZ (ось Z относится к вертикальному направлению) могут размещать и переставлять материалы в любом месте в трехмерном пространстве или выполнять операции на многих гранях заготовки. Системы распыления могут требовать низкой точности на больших расстояниях для покраски железнодорожного вагона или крыла самолета.

Сверхпрочная ось Z

При перемещении изделия первым делом необходимо поднять груз. Особое внимание уделяется конструкции захватов с рабочим органом, используемых для манипулирования изделием. Простая вертикальная подъемная или опускающая машина может быть отнесена к системе с осью Z. После того, как изделие поднято и закреплено системой, любое движение будет создавать дополнительные нагрузки из-за ускорений массы. Значительные нагрузки могут возникать при высокоскоростном движении. Скорость обычно определяется на основе времени цикла на требуемом расстоянии. Нагрузки рассчитываются на основе ускорения (+ и -) массы. Скорости в типичных портальных кранах достигают 5 м/с. Следовательно, для обеспечения ожидаемого движения может потребоваться большая грузоподъемность. Кроме того, в случае, когда требуемая рабочая нагрузка составляет небольшую долю от грузоподъемности системы перемещения, можно запроектировать систему с длительным сроком службы. Одноосевые платформы перемещения можно комбинировать с другими позиционерами в различных конфигурациях портальных кранов. Установка дополнительных систем перемещения увеличивает радиус действия и функциональность, позволяя выполнять задачи на больших расстояниях.

Робот XZ:Если линейный подвижный стол оси Z установлен на дополнительной поперечной оси движения, его можно назвать роботом XZ. Такая конфигурация позволяет поднимать объект вертикально, перемещать его в другое место по прямой и устанавливать там. Такая конфигурация особенно полезна для задач захвата и перемещения или перемещения. Конечная часть робота XZ может быть установлена в любом месте прямоугольной плоскости. В некоторых случаях основная монтажная пластина оси X может удерживать линейные направляющие подшипники оси Z и интегрировать все необходимые компоненты шестеренчатого привода и автоматической смазки. Это значительно упрощает конструкцию и снижает общую подвижную массу.

Робот XYZ и портальный робот X-X'-YZ:Самая гибкая конфигурация роботизированной портальной системы обеспечивает три оси движения, что позволяет позиционировать её в любой точке трёхмерной рабочей области. Конфигурация XYZ встречается реже, поскольку места для точек крепления осей ограничены. Тем не менее, эта конфигурация широко используется в автоматизированной сварке, где требуется большой радиус перемещения, но нет значительных нагрузок. Гораздо чаще встречается решение с параллельной осью X, где ось Y поддерживается с обоих концов. Такая конфигурация называется портальной системой X-X'-YZ (произносится как X, X-прим). Примеры такой конфигурации легко найти в производственном оборудовании, таком как фрезерные станки с ЧПУ.

Неограниченные возможности для индивидуальных конфигураций: существует множество возможных вариантов крупноформатной автоматизированной системы перемещения. Многокоординатный портальный робот XYZ может быть спроектирован по индивидуальному заказу из отдельных линейных направляющих и линейных подшипников, что позволяет инженерам выбирать оптимальные решения для каждой области конструкции. Существующие линейки продукции предлагают стандартизированные компоненты и подузлы, что ускоряет конфигурирование и разработку благодаря использованию стандартных компоновок портальных систем, предоставляя при этом свободу создания индивидуальных проектов. Это невозможно с использованием предварительно настроенного или готового оборудования, которое ограничивает работу заранее установленными рамками.