Personnalisation et polyvalence

Les systèmes de manutention cartésiens, de type cinématique série, possèdent des axes principaux pour les mouvements rectilignes et des axes auxiliaires pour la rotation. Le système assure simultanément les fonctions de guidage, de support et d'entraînement et doit être intégré à l'ensemble du système d'application, quelle que soit la structure du système de manutention.

【Positions de montage standard】

Tous les systèmes de manutention cartésiens peuvent être installés dans n'importe quelle position de l'espace. Cela permet d'adapter parfaitement le système mécanique aux conditions d'utilisation. Voici un aperçu de quelques-unes des conceptions les plus courantes.

Bidimensionnels – Ces systèmes de manutention cartésiens sont divisés en catégories de portiques et de portiques linéaires dont le mouvement s'effectue dans le plan vertical, et de portiques de surface plane dont le mouvement s'effectue dans le plan horizontal.

Un cantilever 2D est constitué d'un axe horizontal (Y) avec un entraînement vertical (Z) monté sur l'avant de celui-ci.

Un portique linéaire est constitué d'un axe horizontal (Y) fixé à ses deux extrémités, à gauche et à droite. Un axe vertical (Z) est monté sur un rail coulissant entre ces deux extrémités. Les portiques linéaires sont généralement étroits et offrent un espace de travail vertical rectangulaire.

Un portique planaire est constitué de deux axes parallèles (X) reliés par un axe (Y) perpendiculaire à la direction de déplacement. Les portiques planaires peuvent couvrir un espace de travail nettement plus vaste que les systèmes robotiques à cinématique delta ou SCARA, dont l'espace de travail est circulaire ou réniforme.

Outre la configuration classique à axes individuels, les portiques linéaires et les portiques de surface plans se présentent également sous forme de systèmes complets, constitués d'une combinaison mécanique fixe avec une courroie crantée rotative comme élément moteur. Leur faible charge utile les rend adaptés aux cadences élevées (nombre de prises/min) avec une réponse dynamique adaptée.

Tridimensionnels – Ces systèmes de manutention cartésiens sont divisés en deux catégories : les porte-à-faux et les portiques 3D avec mouvements sur les deux plans.

Les poutres en porte-à-faux 3D sont composées de deux axes (X) montés en parallèle plus d'un axe de porte-à-faux (Y) perpendiculaire à la direction du mouvement, avec un axe vertical (Z) monté à l'avant.

Les portiques 3D sont constitués de deux axes parallèles (X) reliés par un axe (Y) perpendiculaire à la direction du mouvement. Un axe vertical (Z) est monté sur cet axe perpendiculaire.

Remarque : Pour les portiques plans, linéaires et 3D, la force est appliquée entre les deux points d’appui des axes horizontaux. L’axe horizontal du cantilever agit comme un levier du fait de la charge suspendue à son extrémité.

【Programmation plus simple requise】

Le niveau de programmation requis dépend de la fonction : si le système n’a besoin de se déplacer que vers des points individuels, une programmation PLC simple et rapide est suffisante.

Si un déplacement sur une trajectoire est nécessaire, par exemple lors de l'application d'adhésif, la commande par automate programmable (PLC) ne suffit plus. Dans ce cas, la programmation robotique conventionnelle est également requise pour les systèmes de manutention cartésiens. Cependant, l'environnement de commande des systèmes de manutention cartésiens offre un large éventail d'alternatives par rapport aux robots conventionnels. Alors que ces derniers nécessitent systématiquement l'utilisation du système de commande spécifique du fabricant, tout automate programmable peut être utilisé pour les systèmes de manutention cartésiens, dans la version offrant les fonctionnalités les mieux adaptées aux exigences et à la complexité de l'application. Ainsi, les spécifications du client peuvent être respectées et une plateforme de commande uniforme peut être mise en œuvre, incluant un langage de programmation et une structure de programme uniformes.

Les robots conventionnels nécessitent souvent une programmation complexe. Par conséquent, l'utilisation de systèmes à 4 ou 6 axes pour des tâches mécaniques exige un travail considérable. Par exemple, pour un déplacement en ligne droite, les 6 axes doivent être actionnés simultanément. De plus, la programmation du mouvement « bras droit vers bras gauche » est complexe et chronophage dans les applications robotiques conventionnelles. Les systèmes de manipulation cartésiens offrent d'excellentes alternatives.

【Efficacité énergétique élevée】

Les principes d'une manutention écoénergétique sont posés dès le choix du système. Si l'application exige des temps d'arrêt prolongés dans certaines positions, tous les axes des robots conventionnels sont soumis à une régulation en boucle fermée et doivent compenser en permanence la force du poids.

Dans les systèmes de manutention cartésiens, seul l'axe vertical Z nécessite généralement une force continue. Cette force est nécessaire pour maintenir la charge effective dans la position souhaitée malgré la gravité. Les entraînements pneumatiques permettent d'obtenir ce résultat de manière très efficace, car ils ne consomment pas d'énergie lors des phases de maintien. Un autre avantage des axes Z pneumatiques réside dans leur faible poids mort, ce qui permet de réduire la taille des composants mécaniques des axes X et Y ainsi que de leur moteur électrique. La réduction de la charge effective entraîne une diminution de la consommation d'énergie.

Les atouts des axes électriques se révèlent particulièrement précieux pour les longs trajets et les cadences de cycle élevées. De ce fait, ils constituent souvent une alternative très efficace aux axes X et Y.

【Conclusion】

Dans de nombreux cas, l'utilisation de systèmes de manutention cartésiens s'avère plus efficace et économique que celle de systèmes robotisés conventionnels. Pour une large gamme d'applications, il est possible de concevoir un système de manutention cartésien idéal car :

• Les systèmes sont configurés en fonction des exigences de l'application en termes de chemins optimaux et de réponse dynamique, et sont adaptés à la charge.

• Leur structure mécanique les rend faciles à programmer : par exemple, un seul axe doit être activé pour les mouvements verticaux.

• Leur adaptation mécanique optimale les rend économes en énergie, par exemple en coupant l'alimentation électrique lorsqu'ils sont au repos.

• Les systèmes de manutention cartésiens sont optimisés en termes d'espace pour l'application.

• Grâce à leurs composants standardisés produits en série, les systèmes de manutention cartésiens constituent une alternative abordable aux robots industriels conventionnels.

Enfin, et surtout : avec les systèmes de manutention cartésiens, la cinématique est définie par l’application et ses périphériques, et non l’inverse.