Configuration du système, gestion des câbles, commandes.

Si votre application nécessite un robot cartésien, un large choix d'options s'offre à vous, selon le niveau d'intégration souhaité. Bien que les robots cartésiens pré-conçus soient de plus en plus adoptés à mesure que les fabricants élargissent leurs gammes de produits pour répondre à des critères de performance plus larges, certaines applications nécessitent néanmoins la construction de votre propre système cartésien, par exemple pour répondre à des conditions environnementales particulières ou à des exigences de performance très pointues.

Mais « construire soi-même » ne signifie pas nécessairement « construire de toutes pièces ». Par exemple, les composants clés d'un robot cartésien – les actionneurs linéaires – sont disponibles dans de nombreuses configurations ; il est donc rarement nécessaire de les construire de toutes pièces. De plus, de nombreux fabricants d'actionneurs linéaires proposent des kits de connexion et des supports de montage qui simplifient l'assemblage de votre propre système cartésien à partir d'actionneurs standard.

Cependant, déterminer la configuration de base et choisir les actionneurs linéaires appropriés n'est qu'une première étape. Pour éviter de vous retrouver avec un système cartésien qui ne répond pas aux exigences de l'application ou qui ne s'intègre pas à l'encombrement prévu, gardez les points suivants à l'esprit, notamment lors de la conception.

Configuration du système

L'un des premiers points à spécifier lors de la conception d'un robot cartésien est la configuration des axes, non seulement pour réaliser les mouvements nécessaires, mais aussi pour garantir une rigidité suffisante du système, ce qui peut affecter la capacité de charge, la précision de déplacement et de positionnement. En effet, certaines applications nécessitant des mouvements en coordonnées cartésiennes sont mieux adaptées à un robot à portique qu'à un système cartésien, notamment si l'axe Y nécessite une course importante ou si la disposition cartésienne exerce une charge de moment importante sur l'un des axes. Dans ces cas, les axes X ou Y doubles d'un système à portique peuvent être nécessaires pour éviter toute déflexion ou vibration excessive.

Si un système cartésien constitue la meilleure solution, l'option de conception suivante concerne généralement l'unité d'entraînement des actionneurs ; les choix les plus courants sont un système à courroie, à vis ou pneumatique. Quel que soit le système d'entraînement, les actionneurs linéaires sont généralement proposés avec un guide linéaire simple ou double.

La grande majorité des robots cartésiens utilisent la configuration à double guidage, car elle offre un meilleur support pour les charges radiales (moments). Cependant, les axes à double guidage linéaire auront une empreinte plus large que les axes à guidage linéaire simple. En revanche, les systèmes à double guidage sont souvent plus courts (verticalement), ce qui permet d'éviter toute interférence avec d'autres parties de la machine. En effet, le type d'axes choisi affecte non seulement les performances du système cartésien, mais aussi son empreinte globale.

Gestion des câbles

Un autre aspect important de la conception d'un robot cartésien, souvent négligé lors des premières phases (ou simplement reporté à des phases ultérieures), est la gestion des câbles. Chaque axe nécessite plusieurs câbles pour l'alimentation, l'air (pour les axes pneumatiques), le retour d'encodeur (pour les cartésiens servocommandés), les capteurs et autres composants électriques. Et lorsque les systèmes et composants sont intégrés à l'Internet industriel des objets (IIoT), les méthodes et outils de connexion deviennent encore plus critiques. Tous ces câbles, fils et connecteurs doivent être soigneusement acheminés et gérés afin d'éviter toute fatigue prématurée due à une flexion excessive ou à des dommages dus à des interférences avec d'autres composants du système.

Les robots cartésiens (ainsi que SCARA et 6 axes) rendent cette connectivité encore plus complexe, car les axes peuvent se déplacer à la fois indépendamment et en synchronisation. L'utilisation de composants réduisant le nombre de câbles requis peut contribuer à atténuer la complexité de la gestion des câbles, par exemple des moteurs intégrant l'alimentation et le retour d'information dans un seul câble, ou des combinaisons moteur-variateur intégrées.

Le type de contrôle et le protocole réseau peuvent également influencer le type et la quantité de câbles requis, ainsi que la complexité de la gestion des câbles. N'oubliez pas que le système de gestion des câbles (porte-câbles, chemins de câbles ou boîtiers) influence les dimensions du système global. Il est donc important de vérifier les interférences entre le système de gestion des câbles et les autres composants du robot et de la machine.

Contrôles

Les robots cartésiens sont la solution idéale pour les mouvements point à point, mais ils peuvent également produire des mouvements interpolés complexes et des mouvements de contour. Le type de mouvement requis permettra de déterminer le système de contrôle, le protocole réseau, l'IHM et les autres composants de mouvement les mieux adaptés au système. Bien que ces composants soient, pour la plupart, séparés des axes du robot cartésien, ils influenceront les moteurs, câbles et autres composants électriques nécessaires. Ces composants joueront à leur tour un rôle dans les deux premiers aspects de conception : la configuration et la gestion des câbles.

Le processus de conception est donc « bouclé », réitérant l’importance de concevoir un robot cartésien comme une unité électromécanique intégrée, plutôt que comme une série de composants mécaniques simplement connectés au matériel et aux logiciels électriques.