3 шага к проектированию вашей системы линейного позиционирования

Декартовы роботы работают по двум или трём осям декартовой системы координат X, Y и Z. Хотя SCARA и 6-осевые роботы более широко распространены, декартовы системы можно найти практически в любой мыслимой промышленной сфере, от производства полупроводников до деревообрабатывающего оборудования. Неудивительно, что декартовы роботы так широко распространены. Они доступны в практически неограниченном количестве конфигураций и легко настраиваются в соответствии с конкретными параметрами применения.

Хотя декартовы роботы традиционно проектировались и изготавливались собственными силами интеграторов и конечных пользователей, большинство производителей линейных приводов теперь предлагают готовые декартовы роботы, которые значительно сокращают время проектирования, сборки и запуска по сравнению с разработкой системы с нуля. При выборе готового декартового робота следует учитывать три момента, чтобы получить систему, идеально подходящую для вашей задачи.

【Ориентация】

Ориентация часто определяется областью применения, при этом ключевым фактором является то, требуется ли манипулировать деталями или выполнять процесс сверху или снизу. Также крайне важно убедиться, что система не мешает другим неподвижным или движущимся частям и не представляет угрозы безопасности. К счастью, декартовы роботы доступны во множестве различных конфигураций XY и XYZ, что позволяет удовлетворить требования к области применения и ограниченному пространству. В рамках стандартных многоосевых ориентаций также предусмотрены варианты установки приводов вертикально или на бок. Такой выбор конструкции обычно делается с учётом жёсткости, поскольку некоторые приводы (особенно с двойными направляющими) имеют повышенную жёсткость при установке на бок.

Для самой внешней оси (Y в конфигурации XY или Z в конфигурации XYZ) конструктор может выбрать, будет ли основание зафиксировано при движущейся каретке, или же каретка зафиксирована при движущемся основании. Основной причиной фиксации каретки и перемещения основания является помеха. Если привод выступает в рабочую зону и должен быть перемещен в сторону, пока другие системы или процессы перемещаются, то перемещение основания позволяет втянуть значительную часть привода и освободить пространство. Однако это увеличивает перемещаемую массу и инерцию, поэтому это следует учитывать при выборе размеров редукторов и двигателей. А управление кабелями должно быть спроектировано так, чтобы оно могло двигаться вместе с осью, поскольку двигатель будет двигаться. Готовые системы учитывают эти вопросы и гарантируют, что все компоненты спроектированы и рассчитаны правильно для точной ориентации и компоновки декартовой системы.

【Нагрузка, ход и скорость】

Эти три параметра применения являются основой выбора большинства декартовых роботов. Задача заключается в перемещении определённого груза на заданное расстояние за заданное время. Однако они также взаимозависимы: по мере увеличения нагрузки максимальная скорость в конечном итоге начинает снижаться. Длина хода ограничена нагрузкой, если крайний привод консольный, или скоростью, если привод — шарико-винтовой. Это делает выбор размера декартовой системы весьма сложной задачей.

Для упрощения задач проектирования и подбора размеров производители декартовых роботов обычно предоставляют диаграммы или таблицы, в которых указаны максимальная нагрузка и скорость для заданных длин хода и ориентаций. Однако некоторые производители указывают значения максимальной нагрузки, хода и скорости независимо друг от друга. Важно понимать, являются ли опубликованные характеристики взаимоисключающими или же значения максимальной нагрузки, скорости и хода могут быть достигнуты одновременно.

【Точность и правильность】

Линейные приводы – основа точности и аккуратности декартового робота. Тип привода – алюминиевое или стальное основание, а также приводной механизм (ременной, винтовой, линейный двигатель или пневматический) – являются основными факторами, определяющими точность и повторяемость. Однако способ установки и крепления приводов также влияет на точность перемещения робота. Декартовый робот, точно выровненный и зафиксированный штифтами при сборке, как правило, будет иметь более высокую точность перемещения, чем система без штифтов, и сможет лучше поддерживать эту точность в течение всего срока службы.

В любой многоосевой системе соединения между осями не являются идеально жёсткими, и поведение каждой оси зависит от множества переменных. Это затрудняет математический расчёт или моделирование точности перемещения и повторяемости. Лучший способ гарантировать, что декартова система соответствует требуемым точности перемещения и повторяемости, — это искать системы, протестированные производителем с аналогичными нагрузками, ходами и скоростями. Большинство производителей декартовых роботов понимают, что это ключевой фактор для пользователей, и протестировали свои системы, чтобы предоставить реальные данные о производительности в различных приложениях.

Готовые декартовы роботы обеспечивают значительную экономию по сравнению с роботами, разработанными и собранными собственными силами. Время, необходимое для определения размера, выбора, заказа, сборки, запуска и устранения неисправностей многоосевой системы, может составлять сотни часов, а готовые системы сокращают это время до нескольких часов, включая выбор и запуск. Разнообразие конфигураций, типов направляющих и приводных технологий, доступных в стандартных предложениях производителей, означает, что проектировщикам и инженерам не придётся идти на компромиссы в производительности или переплачивать за дополнительные возможности, превышающие требования конкретного применения.