Конфігурація системи, управління кабелями, елементи керування.

Якщо ваша програма вимагає декартового робота, у вас є широкий вибір варіантів, залежно від рівня інтеграції, який ви хочете здійснити. І хоча попередньо спроектовані декартові роботи стають все ширшим застосуванням, оскільки виробники розширюють асортимент своєї продукції, щоб відповідати ширшому спектру критеріїв продуктивності, деякі програми все ще вимагають створення власної декартової системи — наприклад, для задоволення спеціальних умов навколишнього середовища або для виконання вузькоспеціалізованого набору вимог до продуктивності.

Але «створити власний» не обов’язково означає «створити з нуля». Показовий приклад: ключові компоненти декартового робота — лінійні приводи — доступні в численних конфігураціях, тому рідко виникає потреба збирати приводи з нуля. А багато виробників лінійних приводів пропонують з’єднувальні комплекти та монтажні кронштейни, які роблять складання власної декартової системи з приводів, що відповідають каталожним характеристикам, відносно простим завданням.

Однак, визначення базової схеми та вибір відповідних лінійних приводів – це лише перший крок. Щоб уникнути отримання декартової системи, яка не відповідає вимогам застосування або не вписується в очікуваний розмір, пам’ятайте про наступні міркування, особливо на етапі проектування.

Конфігурація системи

Одним із перших моментів, який слід врахувати під час проектування декартового робота, є конфігурація осей, не лише для досягнення необхідних рухів, але й для забезпечення достатньої жорсткості системи, що може вплинути на вантажопідйомність, точність переміщення та точність позиціонування. Фактично, деякі застосування, які потребують руху в декартових координатах, краще обслуговуються портальним роботом, ніж декартовою системою, особливо якщо вісь Y вимагає довгого ходу або якщо декартова схема створює велике моментне навантаження на одну з осей. У цих випадках подвійні осі X або Y портальної системи можуть бути необхідними для запобігання надмірному прогину або вібрації.

Якщо декартова система є найкращим рішенням, наступним варіантом проектування зазвичай є приводний блок для виконавчих механізмів — найпоширенішими є ремінний, гвинтовий або пневматичний приводний механізм. І незалежно від системи приводу, лінійні виконавчі механізми зазвичай пропонуються або з однією лінійною напрямною, або з двома лінійними напрямними.

Переважна більшість декартових роботів використовують конфігурацію з подвійними напрямними, оскільки вона забезпечує кращу підтримку поперечних (моментних) навантажень, але осі з подвійними лінійними напрямними матимуть ширшу площу розташування, ніж осі з одинарними лінійними напрямними. З іншого боку, системи з подвійними напрямними часто коротші (у вертикальному напрямку), що може запобігти взаємодії з іншими частинами машини. Річ у тім, що обраний вами тип осей впливає не лише на продуктивність декартової системи, але й на загальну площу розташування.

Управління кабелями

Ще одним важливим аспектом проектування роботів за декартовими принципами, який часто ігнорується на ранніх етапах (або просто відкладається на пізніші етапи проектування), є управління кабелями. Кожна вісь вимагає кількох кабелів для живлення, повітря (для пневматичних осей), зворотного зв'язку від енкодера (для сервоприводних декартових), датчиків та інших електричних компонентів. А коли системи та компоненти інтегруються в Промисловий Інтернет речей (IIoT), методи та інструменти для їх підключення стають ще більш критичними. Усі ці кабелі, дроти та роз'єми повинні бути ретельно прокладені та керовані, щоб уникнути передчасної втоми через надмірне згинання або пошкодження через взаємодію з іншими частинами системи.

Декартові (а також SCARA та 6-осьові) роботи ще більше ускладнюють це підключення, оскільки осі можуть рухатися як незалежно, так і синхронно одна з одною. Але один з варіантів, який може допомогти зменшити складність управління кабелями, — це використання компонентів, що зменшують кількість необхідних кабелів, наприклад, двигунів, які об'єднують живлення та зворотний зв'язок в одному кабелі, або інтегрованих комбінацій двигуна та приводу.

Тип керування та мережевий протокол також можуть впливати на тип і кількість необхідних кабелів, а також на складність прокладання кабелів. І не забувайте, що система прокладання кабелів — кабельні носії, лотки або корпуси — впливатиме на розміри всієї системи, тому важливо перевірити наявність перешкод між системою прокладання кабелів та іншими частинами робота та машини.

Елементи керування

Декартові роботи є найкращим рішенням для переміщень "точка-точка", але вони також можуть створювати складні інтерпольовані рухи та контурні рухи. Тип необхідного руху допоможе визначити, яка система керування, мережевий протокол, HMI та інші компоненти руху найкраще підходять для системи. І хоча ці компоненти, здебільшого, розміщені окремо від осей декартового робота, вони впливатимуть на те, які двигуни, кабелі та інші електричні компоненти на осі потрібні. А ці компоненти на осі, у свою чергу, відіграватимуть роль у перших двох конструктивних міркуваннях: конфігурації та управлінні кабелями.

Таким чином, процес проектування відбувається «повним колом», що підтверджує важливість проектування декартового робота як інтегрованого електромеханічного блоку, а не як серії механічних компонентів, які просто підключені до електричного обладнання та програмного забезпечення.