Pick-and-Place-Anwendungen, wie z. B. im Labor, profitieren von der freitragenden Konstruktion, da die Komponenten leicht zugänglich sind. Portalroboter sind kartesische Koordinatenroboter mit horizontalen Elementen, die an beiden Enden getragen werden; Physisch ähneln sie Portalkränen, die nicht unbedingt Roboter sind. Portalroboter sind oft riesig und können schwere Lasten tragen.

Unterschied zwischen Gantry- und kartesischen Robotern

Ein kartesischer Roboter verfügt auf jeder Achse über einen Linearantrieb, während ein Portalroboter über zwei Basisachsen (X) und eine zweite Achse (Y) verfügt, die diese überspannt. Diese Konstruktion verhindert, dass die 2. Achse auskragt (dazu später mehr) und sorgt für noch längere Hublängen in Portalen und eine größere Nutzlast im Vergleich zu kartesischen Robotern.

Die gebräuchlichsten kartesischen Roboter verwenden die doppelt geführte Konstruktion, da sie einen besseren Schutz für überhängende (Moment-)Lasten bietet; Achsen mit doppelter Linearführung haben jedoch eine größere Stellfläche als Achsen mit einer Einzelführung, im Vergleich dazu sind Doppelführungssysteme im Allgemeinen kurz (in vertikaler Richtung) und können eine Interaktion mit anderen Bereichen der Maschine verhindern. Das Argument ist, dass die Art der von Ihnen gewählten Achsen nicht nur Auswirkungen auf die Effizienz des kartesischen Systems, sondern auch auf die Gesamtfläche hat.

Kartesische Roboteraktuatoren

Wenn ein kartesischer Mechanismus die beste Wahl ist, ist der nächste Designfaktor normalerweise die Aktorsteuereinheit, bei der es sich um ein Bolzen-, Schrauben- oder pneumatisch angetriebenes System handeln kann. Linearantriebe sind je nach Antriebssystem grundsätzlich mit einfacher oder doppelter Linearführung erhältlich.

Kabelkontrolle und -management

Die Kabelsteuerung ist ein weiteres wesentliches Merkmal dieses Roboterdesigns, das in den frühen Phasen häufig ignoriert (oder lediglich auf spätere Phasen des Plans verschoben) wird. Für Steuerung, Luft (für pneumatische Achsen), Encodereingang (für servogesteuerte kartesische Achsen), Sensoren und andere elektrische Geräte sind für jede Achse mehrere Kabel erforderlich.

Wenn Systeme und Komponenten über das industrielle Internet der Dinge (IIoT) verbunden werden, werden die Methoden und Werkzeuge, mit denen sie verbunden werden, immer wichtiger. Außerdem müssen diese Rohre, Drähte und Anschlüsse ordnungsgemäß verlegt und gewartet werden, um eine vorzeitige Ermüdung durch übermäßige Belastung zu vermeiden Biegung oder Störung durch Interferenz mit anderen Gerätekomponenten.

Die Art und Menge der benötigten Kabel sowie die Komplexität des Kabelmanagements werden durch die Art der Steuerung und das Netzwerkprotokoll bestimmt. Beachten Sie, dass der Kabelträger, die Träger oder Gehäuse des Kabelmanagementsystems die Abmessungen des Gesamtsystems beeinflussen. Stellen Sie daher sicher, dass kein Konflikt mit dem Verkabelungssystem und den übrigen Roboterkomponenten besteht.

Kartesische Robotersteuerungen

Kartesische Roboter sind die bevorzugte Methode für Punkt-zu-Punkt-Bewegungen, können aber auch komplexe interpolierte und konturierte Bewegungen ausführen. Die Art der benötigten Bewegung bestimmt das beste Steuergerät, Netzwerkprotokoll, HMI und andere Bewegungskomponenten für das System.

Obwohl diese Komponenten größtenteils unabhängig von den Achsen des Roboters angeordnet sind, wirken sie sich auf die Motoren, Kabel und andere benötigten elektrischen Komponenten auf der Achse aus. Diese Elemente auf der Achse würden die ersten beiden Designüberlegungen, Positionierung und Kabelsteuerung, beeinflussen.

Dadurch schließt sich im Designprozess der Kreis und es wird betont, wie wichtig es ist, einen kartesischen Roboter als vernetztes elektromechanisches Gerät zu konstruieren und nicht als eine Reihe mechanischer Teile, die an elektrische Hardware und Software angeschlossen sind.

Kartesischer Roboter-Arbeitsbereich

Verschiedene Roboterkonfigurationen erzeugen unterschiedliche Formen des Arbeitsraums. Dieser Arbeitsbereich ist bei der Auswahl eines Roboters für eine bestimmte Anwendung von entscheidender Bedeutung, da er den Arbeitsbereich des Manipulators und des Endeffektors festlegt. Aus einer Vielzahl von Gründen ist bei der Untersuchung des Arbeitsumfangs eines Roboters Vorsicht geboten:

1. Der Arbeitsbereich ist die Menge an Arbeit, die von einem Punkt am Ende des Roboterarms erreicht werden kann, der sich normalerweise in der Mitte der Montageanordnungen der Endeffektoren befindet. Es verfügt über keine Instrumente oder Werkstücke, die dem Endeffektor gehören.

2. Es gibt manchmal Stellen innerhalb des Betriebsbereichs, in die der Roboterarm nicht eindringen kann. Als tote Zonen werden bestimmte Regionen bezeichnet.
Die angegebene maximale Nutzlastkapazität ist nur bei solchen Armlängen erreichbar, die möglicherweise die maximale Reichweite erreichen oder nicht.

3. Der Betriebsbereich der kartesischen Konfiguration ist ein rechteckiges Prisma. Innerhalb des Arbeitsraums gibt es keine Totzonen und der Roboter kann die volle Nutzlast über den gesamten Arbeitsraum manipulieren.