Конфигурация системы, управление кабелями, элементы управления.

Если для вашего приложения требуется декартов робот, у вас есть широкий выбор вариантов в зависимости от желаемого уровня интеграции. И хотя готовые декартовы роботы получают всё большее распространение, поскольку производители расширяют ассортимент своей продукции, чтобы соответствовать более широкому спектру критериев производительности, некоторые приложения по-прежнему требуют создания собственной декартовой системы, например, для соответствия особым условиям окружающей среды или для выполнения узкоспециализированного набора требований к производительности.

Но «создать свой собственный» не обязательно означает «создать с нуля». Вот вам пример: ключевые компоненты декартового робота — линейные приводы — доступны в различных конфигурациях, поэтому редко возникает необходимость собирать приводы с нуля. Кроме того, многие производители линейных приводов предлагают соединительные комплекты и монтажные кронштейны, которые делают сборку собственной декартовой системы из приводов из каталога относительно простой задачей.

Однако определение базовой компоновки и выбор подходящих линейных приводов — это только первый шаг. Чтобы избежать использования декартовой системы, которая не соответствует требованиям приложения или не вписывается в ожидаемые габариты, учитывайте следующие соображения, особенно на этапе проектирования.

Конфигурация системы

Одним из первых факторов, которые необходимо определить при проектировании декартового робота, является конфигурация осей. Это необходимо не только для обеспечения необходимых движений, но и для обеспечения достаточной жёсткости системы, что может повлиять на грузоподъёмность, точность перемещения и позиционирования. Фактически, для некоторых задач, требующих перемещения в декартовых координатах, портальный робот предпочтительнее декартовой системы, особенно если ось Y требует большого хода или если декартова система создаёт значительную моментную нагрузку на одну из осей. В этих случаях может потребоваться использование двух осей X или Y портальной системы для предотвращения чрезмерного прогиба или вибрации.

Если декартова система является наилучшим решением, следующим вариантом конструкции обычно становится привод для актуаторов. Наиболее распространёнными вариантами являются ремённые, винтовые или пневматические приводы. Независимо от типа привода, линейные актуаторы обычно предлагаются с одной или двумя линейными направляющими.

Подавляющее большинство декартовых роботов используют конфигурацию с двумя направляющими, поскольку она обеспечивает лучшую поддержку консольных (моментных) нагрузок, но оси с двумя линейными направляющими имеют более широкую область охвата, чем оси с одной линейной направляющей. С другой стороны, системы с двумя направляющими часто короче (в вертикальном направлении), что может предотвратить столкновение с другими частями машины. Дело в том, что выбранный тип осей влияет не только на производительность декартовой системы, но и на общую площадь охвата.

Управление кабелями

Другим важным аспектом проектирования декартовых роботов, который часто упускают из виду на ранних этапах (или просто откладывают на более поздние этапы), является организация кабелей. Для каждой оси требуется несколько кабелей: для питания, подачи воздуха (для пневматических осей), обратной связи с энкодером (для сервоприводных декартовых роботов), датчиков и других электрических компонентов. А когда системы и компоненты интегрируются в промышленный Интернет вещей (IIoT), методы и инструменты их подключения становятся ещё более важными. Все эти кабели, провода и разъёмы должны быть тщательно проложены и организованы, чтобы предотвратить их преждевременную усталость из-за чрезмерного изгиба или повреждения из-за взаимодействия с другими частями системы.

Декартовы (а также SCARA и 6-осевые) роботы ещё больше усложняют эту задачу, поскольку оси могут двигаться как независимо, так и синхронно друг с другом. Однако одним из способов упростить управление кабелями может стать использование компонентов, уменьшающих их количество, например, двигателей, объединяющих питание и обратную связь в один кабель, или интегрированных комбинаций двигателя и привода.

Тип управления и сетевой протокол также могут влиять на тип и количество необходимых кабелей, а также на сложность их организации. Не забывайте, что система организации кабелей — кабельные лотки, кабельные лотки или кожухи — влияет на габариты всей системы, поэтому важно проверить, не мешают ли они другим частям робота и машины.

Элементы управления

Декартовы роботы являются идеальным решением для перемещения из точки в точку, но они также могут выполнять сложные интерполированные движения и контурное движение. Требуемый тип движения поможет определить, какая система управления, сетевой протокол, HMI и другие компоненты движения лучше всего подойдут для системы. И хотя эти компоненты, как правило, размещаются отдельно от осей декартового робота, они влияют на то, какие двигатели, кабели и другие электрические компоненты необходимы для перемещения по осям. Эти компоненты, в свою очередь, играют роль в первых двух аспектах проектирования: конфигурации и организации кабелей.

Таким образом, процесс проектирования замыкается, что еще раз подчеркивает важность проектирования декартового робота как интегрированного электромеханического устройства, а не как набора механических компонентов, просто соединенных с электрическим оборудованием и программным обеспечением.