Definition, Design und Konfigurationen für lineare Positioniersysteme.

Definition eines kartesischen Roboters

Ein kartesischer Roboter (auch Linearroboter genannt) ist ein Industrieroboter mit drei linearen Steuerachsen (die sich geradlinig bewegen und nicht rotieren) und die zueinander senkrecht stehen. Die drei Gleitgelenke ermöglichen Bewegungen des Handgelenks nach oben und unten, nach innen und außen sowie vor und zurück. Im dreidimensionalen Raum arbeitet er äußerst zuverlässig und präzise. Er eignet sich auch für horizontale Bewegungen und das Stapeln von Behältern als Roboterkoordinatensystem.

Kartesisches Roboterdesign & Konfigurationen

Um den Konstruktionsmechanismus eines kartesischen Roboters zu verstehen, ist es zunächst wichtig, das Konzept der Gelenktopologie zu kennen. Ein bewegliches Zielobjekt ist über eine durchgehende Kette von Gliedern und Gelenken mit der Basis serieller Manipulatoren verbunden. Das bewegliche Zielobjekt ist über mehrere Ketten (Glieder) mit der Unterseite paralleler Manipulatoren verbunden. Die meisten kartesischen Koordinatenroboter verwenden eine Kombination aus seriellen und parallelen Gelenkverbindungen. Alle kartesischen Koordinatenroboter hingegen sind vollständig parallel verbunden.

Als nächstes kommt der Freiheitsgrad ins Spiel. Kartesische Koordinatenroboter manipulieren üblicherweise Strukturen mit ausschließlich linearen Translationsfreiheitsgraden T, da diese über lineare prismatische P-Gelenke gesteuert werden. Andererseits verfügen nur wenige kartesische Koordinatenroboter auch über Rotationsfreiheitsgrade R.

Die Anordnung der Achsen ist eines der ersten Dinge, die beim Bau eines kartesischen Roboters festgelegt werden müssen, nicht nur um die notwendigen Bewegungen auszuführen, sondern auch um sicherzustellen, dass das Gerät über eine ausreichende Steifigkeit verfügt, die sich auf die Tragfähigkeit, die Fahrgenauigkeit und die Positioniergenauigkeit auswirken kann.

Für manche Anwendungen, die eine Bewegung in kartesischen Koordinaten erfordern, ist ein Portalroboter besser geeignet als ein kartesisches Verfahren, insbesondere wenn die Y-Achse einen langen Hub aufweist oder das kartesische Verfahren erhebliche Momente an den Achsen erzeugen würde. In solchen Fällen kann ein Portalroboter mit zwei X- oder zwei Y-Achsen erforderlich sein, um unnötige Auslenkungen oder Vibrationen zu vermeiden.

Für jede Achse eines kartesischen Koordinatenroboters wird üblicherweise eine Linearführung verwendet, bestehend aus einem geometrisch parallel zu Linearlagern angeordneten Linearantrieb. Der Linearantrieb ist in der Regel zwischen zwei Linearlagern montiert, die so angeordnet sind, dass sie ein Gegenmoment aufnehmen können. Ein XY-Tisch besteht aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Linearführungen, die übereinander gestapelt sind.