Автоматизированные системы управления движением с большой грузоподъемностью пользуются значительным спросом. Одна из причин этого связана с установкой гибких многоосевых роботов на длинные направляющие. Это позволяет инженерам значительно расширить рабочую зону, в полной мере используя седьмую ось контроллера робота. Для многих применений линейная система управления с помощью портального крана 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 могут быть адаптированы к конкретному применению. Рассмотрим пять систем с широкими возможностями конфигурации, которые могут использоваться в портальных конфигурациях для автоматизации производственных цехов вместо сложных роботов. Начнем 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 неправильной формы или несбалансированными материалами. Большинство применений требуют высокой повторяемости, длительного времени работы и долговечности при минимальном техническом обслуживании. Часто требования к точности позиционирования невелики. При операциях захвата и перемещения может потребоваться низкая точность при паллетировании ящиков или размещении следующего изделия в производственной очереди. Приложения для перемещения материалов могут включать перемещение изделий с помощью подвесного роботизированного манипулятора из одной зоны в другую. Портальные роботы XYZ (ось Z относится к вертикальному направлению) могут позиционировать и перемещать материалы в любом месте трехмерного пространства или выполнять операции на многих гранях заготовки. Системы распыления могут требовать низкой точности на больших расстояниях для покраски железнодорожного вагона или крыла самолета.

Усиленная ось Z

При перемещении изделия первоочередной задачей является подъем груза. При проектировании захватных устройств, используемых для манипулирования изделием, часто уделяется большое внимание. Простая вертикальная подъемно-опускательная машина может называться системой с осью Z. После того, как изделие поднято и зафиксировано системой, все движения будут создавать дополнительные нагрузки из-за ускорения массы. Значительные нагрузки могут возникать при высокоскоростном движении. Скорость обычно определяется исходя из времени цикла на требуемом расстоянии. Нагрузки рассчитываются на основе ускорения (+ и -) массы. Скорость в типичных портальных системах достигает 5 м/с. Поэтому для обеспечения ожидаемого движения может потребоваться большая грузоподъемность. Кроме того, длительный срок службы может быть заложен в конструкцию, если требования к рабочей нагрузке составляют небольшую долю от грузоподъемности системы перемещения. Одноосевые подвижные платформы могут комбинироваться с другими позиционерами в различных конфигурациях портальных систем. Добавление дополнительных систем перемещения увеличивает дальность действия и функциональность, а задачи могут выполняться на больших расстояниях.

Робот XZ:Когда линейный подвижный модуль по оси Z установлен на дополнительной поперечной оси движения, его можно назвать XZ-роботом. Такая конфигурация позволяет поднимать объект вертикально, перемещать его в другое место по прямой линии и размещать там. Эта конфигурация особенно полезна для операций захвата и перемещения или транспортировки. Конец XZ-робота может позиционировать и размещать объект в любой точке прямоугольной плоскости. В некоторых случаях основная монтажная пластина для оси X может удерживать линейные направляющие подшипники на оси Z и интегрировать все необходимые компоненты привода шестерни и автоматической системы смазки. Это значительно упрощает конструкцию и уменьшает общую массу перемещаемого объекта.

XYZ-робот и X-X'-YZ-портальный робот:Наиболее гибкая конфигурация роботизированной портальной системы обеспечивает три оси движения, позволяя позиционировать устройство в любой точке трехмерной рабочей зоны. Конфигурация XYZ встречается реже, поскольку точки крепления осей ограничены пространством. Однако эта конфигурация широко используется в автоматизированной сварке, где имеются большие перемещения, но отсутствуют значительные нагрузки. 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-штрих). Примеры такой конфигурации легко найти в производственном оборудовании, таком как станки с ЧПУ.

Неограниченные возможности индивидуальной настройки: существует множество вариантов конструкции крупноформатной автоматизированной системы перемещения. Полный многоосевой XYZ-портальный робот может быть разработан индивидуально, начиная с отдельных линейных направляющих и подшипников, что позволяет инженерам выбирать оптимальные компоненты для каждой области проектирования. Существующие линейки продукции предлагают стандартизированные компоненты и узлы, что ускоряет настройку и разработку за счет использования распространенных схем портальных систем, обеспечивая при этом свободу для создания индивидуальной конструкции. Это невозможно с предварительно сконфигурированным или готовым оборудованием, которое ограничивает работу в рамках ранее установленных ограничений.