التخصيص والتنوع

أنظمة المناولة الديكارتية مثل الكينماتيكا التسلسلية لها محاور رئيسية لحركة الخط المستقيم ومحاور مساعدة للدوران. يعمل النظام في نفس الوقت كدليل ودعم ومحرك ويجب دمجه في النظام الكامل للتطبيق بغض النظر عن بنية نظام المعالجة.

【أوضاع التركيب القياسية】

يمكن تركيب جميع أنظمة المناولة الديكارتية في أي موضع في المساحة. وهذا يسمح للنظام الميكانيكي بالتكيف بشكل مثالي مع ظروف التطبيق. وفيما يلي نظرة على بعض التصاميم الأكثر شيوعا.

ثنائية الأبعاد - تنقسم أنظمة المناولة الديكارتية هذه إلى فئات الكابولات والجسور الخطية مع حركتها في المستوى الرأسي، وجسور السطح المستوية مع حركتها في المستوى الأفقي.

يتكون الكابولي ثنائي الأبعاد من محور أفقي (Y) مع محرك رأسي (Z) مثبت في الجزء الأمامي منه.

القنطرة الخطية هي محور أفقي (Y) مثبت عند كلا الطرفين، اليسار واليمين. يتم تثبيت المحور الرأسي (Z) على الشريحة بين نقطتي نهاية المحور. عادةً ما تكون الجسور الخطية رفيعة، مع مساحة عمل عمودية مستطيلة.

يتكون جسر السطح المستوي من محورين متوازيين (X) مرتبطين بمحور (Y) متعامد مع اتجاه الحركة. يمكن أن تغطي الجسور ذات السطح المستوي مساحة عمل أكبر بكثير من أنظمة الروبوت ذات حركيات دلتا أو SCARA بمساحات العمل الدائرية/على شكل الكلى.

بالإضافة إلى التكوين التقليدي مع المحاور الفردية، فإن الجسور الخطية والجسور ذات السطح المستوي تأخذ أيضًا شكل أنظمة كاملة مع مجموعة ميكانيكية ثابتة مع حزام مسنن دوار كعنصر القيادة. الحمل الفعال المنخفض يجعلها مناسبة للسعات العالية (اللقطات/الدقيقة) مع الاستجابة الديناميكية المقابلة.

ثلاثية الأبعاد - تنقسم أنظمة المناولة الديكارتية هذه إلى فئات الكابولي والجسور ثلاثية الأبعاد مع الحركات على كلا المستويين.

الكابولي ثلاثي الأبعاد عبارة عن محورين (X) مثبتين على التوازي بالإضافة إلى محور ناتئ (Y) متعامد مع اتجاه الحركة، مع محور عمودي (Z) مثبت في الجزء الأمامي منه.

تتكون الجسور ثلاثية الأبعاد من محورين متوازيين (X) مرتبطين بمحور (Y) متعامد مع اتجاه الحركة. يتم تثبيت المحور الرأسي (Z) على هذا المحور المتعامد.

ملاحظة: مع السطح المستوي والجسور الخطية وثلاثية الأبعاد، يتم تطبيق القوة بين نقطتي دعم المحاور الأفقية. يعمل المحور الأفقي على الكابولي كرافعة بسبب الحمل المعلق من نهايته.

【مطلوب برمجة أبسط】

تعتمد درجة البرمجة المطلوبة على الوظيفة: إذا كان النظام يحتاج فقط إلى الانتقال إلى النقاط الفردية، فإن برمجة PLC السريعة والبسيطة تكون كافية.

إذا كانت حركة المسار ضرورية، كما هو الحال عند تطبيق مادة لاصقة، فإن التحكم PLC لم يعد كافيًا. في مثل هذه الحالات، تكون برمجة الروبوت التقليدية مطلوبة لأنظمة المناولة الديكارتية أيضًا. ومع ذلك، فإن بيئة التحكم لأنظمة المناولة الديكارتية توفر مجموعة كبيرة من البدائل الممكنة بالمقارنة مع الروبوتات التقليدية. في حين أن الروبوتات التقليدية تتطلب دائمًا استخدام نظام التحكم الخاص بالشركة المصنعة، يمكن استخدام أي PLC لأنظمة المعالجة الديكارتية، في الإصدار الذي يحتوي على أفضل مجموعة من الوظائف لمتطلبات التطبيق وتعقيده. وهذا يعني أنه يمكن الالتزام بمواصفات العميل ويمكن تنفيذ منصة تحكم موحدة، بما في ذلك لغة برمجة موحدة وهيكل البرنامج.

مع الروبوتات التقليدية، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى برمجة معقدة. وبالتالي، هناك حاجة إلى قدر كبير من العمل لاستخدام أنظمة ذات 4 إلى 6 محاور للمهام الميكانيكية. على سبيل المثال، يجب دائمًا تحريك جميع المحاور الستة في نفس الوقت للسفر في خط مستقيم. كما أنه من الصعب والمستهلك للوقت برمجة "الذراع اليمنى إلى الذراع اليسرى" في التطبيقات الروبوتية التقليدية. توفر أنظمة المناولة الديكارتية بدائل ممتازة هنا.

【كفاءة الطاقة عالية】

يتم وضع أسس التعامل مع كفاءة استخدام الطاقة حتى عند اختيار النظام. إذا كان التطبيق يتطلب فترات بقاء طويلة في مواضع معينة، فإن جميع المحاور الموجودة في الروبوتات التقليدية تخضع للتحكم في الحلقة المغلقة ويجب أن تعوض باستمرار قوة الوزن.

مع أنظمة المناولة الديكارتية، عادة ما يكون المحور Z الرأسي فقط هو الذي يحتاج إلى تطبيق القوة بشكل مستمر. هذه القوة مطلوبة للحفاظ على الحمل الفعال في الموضع المطلوب ضد قوة الجاذبية. ويمكن تحقيق ذلك بكفاءة عالية باستخدام المحركات الهوائية، حيث أنها لا تستهلك الطاقة في مراحل احتجازها. هناك ميزة أخرى للمحاور Z الهوائية وهي انخفاض وزنها الساكن، مما يعني أنه يمكن استخدام أحجام أصغر للمكونات الميكانيكية للمحاور X وY ومحركها الكهربائي. يؤدي انخفاض الحمل الفعال إلى تقليل استهلاك الطاقة.

تظهر نقاط القوة النموذجية للمحاور الكهربائية في المقدمة خاصة في حالة المسارات الطويلة ومعدلات الدورات العالية. ولذلك، فهي غالبًا ما تكون بديلاً فعالاً للغاية للمحورين X وY.

【خاتمة】

في كثير من الحالات، يكون استخدام أنظمة المناولة الديكارتية أكثر كفاءة واقتصادية بدلاً من أنظمة الروبوت التقليدية. بالنسبة لمجموعة كبيرة من التطبيقات، من الممكن تصميم نظام معالجة ديكارتي مثالي للأسباب التالية:

• يتم تكوين الأنظمة لمتطلبات التطبيق من حيث المسارات المثلى والاستجابة الديناميكية، ويتم تكييفها مع الحمل.

• هيكلها الميكانيكي يجعلها سهلة البرمجة: على سبيل المثال، يجب تنشيط محور واحد فقط للحركات الرأسية.

• إن تكيفها الميكانيكي الأمثل يجعلها موفرة للطاقة، على سبيل المثال، عن طريق إيقاف تشغيل مصدر الطاقة أثناء الراحة.

• أنظمة المناولة الديكارتية مُحسَّنة من حيث المساحة للتطبيق.

• تسمح المكونات القياسية ذات الإنتاج الضخم لأنظمة المناولة الديكارتية بأن تكون بديلاً بسعر جذاب للروبوتات الصناعية التقليدية.

وأخيرًا وليس آخرًا: في أنظمة المعالجة الديكارتية، يتم تحديد الحركية من خلال التطبيق وملحقاته، وليس العكس.