Configuration du système, gestion des câbles, commandes.

Si votre application requiert un robot cartésien, vous disposez d'un large éventail d'options, selon le niveau d'intégration souhaité. Bien que les robots cartésiens pré-conçus soient de plus en plus utilisés, les fabricants élargissant leurs gammes de produits pour répondre à un plus large éventail de critères de performance, certaines applications nécessitent encore la conception d'un système cartésien sur mesure, par exemple pour s'adapter à des conditions environnementales particulières ou satisfaire à des exigences de performance très spécifiques.

Mais « construire soi-même » ne signifie pas forcément « partir de zéro ». 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 fabriquer soi-même. De plus, de nombreux fabricants d'actionneurs linéaires proposent des kits de connexion et des supports de montage qui simplifient considérablement l'assemblage d'un système cartésien à partir d'actionneurs standard.

Toutefois, la définition de la configuration de base et le choix des actionneurs linéaires appropriés ne constituent que la première étape. Pour éviter de se retrouver avec un système cartésien inadapté aux exigences de l'application ou dont l'encombrement est excessif, tenez compte des points suivants, notamment lors de la conception.

Configuration du système

L'un des premiers points à définir lors de la conception d'un robot cartésien est la configuration de ses axes. Ceci permet non seulement d'obtenir les mouvements nécessaires, mais aussi de garantir une rigidité suffisante du système, qui influe sur sa capacité de charge, sa précision de déplacement et sa précision de positionnement. En effet, certaines applications nécessitant des mouvements en coordonnées cartésiennes sont mieux adaptées à un robot portique qu'à un système cartésien, notamment si l'axe Y requiert une grande course ou si la configuration cartésienne induirait un moment de force important sur l'un des axes. Dans ces cas, un système portique à double axe (X ou Y) peut s'avérer nécessaire pour éviter une déformation ou des vibrations excessives.

Si un système cartésien s'avère la solution optimale, l'étape suivante consiste généralement à choisir le système d'entraînement des actionneurs ; les options les plus courantes étant un système à courroie, à vis ou pneumatique. Quel que soit le système d'entraînement, les actionneurs linéaires sont généralement proposés avec un ou deux guides linéaires.

La grande majorité des robots cartésiens utilisent une configuration à double guidage, car elle offre un meilleur support des charges en porte-à-faux (moment de flexion). Cependant, les axes à double guidage linéaire sont plus encombrants que ceux à guidage linéaire simple. En revanche, les systèmes à double guidage sont souvent plus courts (en hauteur), ce qui peut éviter les interférences avec d'autres parties de la machine. En résumé, le type d'axes choisi influe non seulement sur les performances du système cartésien, mais aussi sur son encombrement global.

Gestion des câbles

Un autre aspect important de la conception des robots cartésiens, souvent négligé lors des premières phases (ou simplement reporté aux phases ultérieures), est la gestion des câbles. Chaque axe nécessite plusieurs câbles pour l'alimentation, l'air comprimé (pour les axes pneumatiques), le retour d'information de l'encodeur (pour les robots cartésiens servo-commandés), les capteurs et autres composants électriques. Avec l'intégration des systèmes et composants dans 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 des flexions excessives ou tout dommage causé par des interférences avec d'autres parties du système.

Les robots cartésiens (ainsi que les robots SCARA et à 6 axes) complexifient davantage la connectivité, car leurs axes peuvent se déplacer indépendamment ou de manière synchronisée. Cependant, l'utilisation de composants réduisant le nombre de câbles nécessaires permet d'atténuer cette complexité : par exemple, des moteurs intégrant l'alimentation et le retour d'information dans un seul câble, ou des ensembles moteur-variateur intégrés.

Le type de commande et le protocole réseau peuvent également influencer le type et la quantité de câbles nécessaires, ainsi que la complexité de leur gestion. N'oubliez pas que le système de gestion des câbles (goulottes, chemins de câbles ou boîtiers) affecte les dimensions globales du système ; il est donc important de vérifier l'absence d'interférences entre ce système et les autres composants du robot et de la machine.

Commandes

Les robots cartésiens sont la solution idéale pour les déplacements point à point, mais ils peuvent également réaliser des mouvements interpolés complexes et des déplacements de contour. Le type de mouvement requis détermine le système de commande, le protocole réseau, l'interface homme-machine (IHM) et les autres composants de mouvement les mieux adaptés. Bien que ces composants soient généralement logés séparément des axes du robot cartésien, ils influencent le choix des moteurs, des câbles et des autres composants électriques nécessaires sur les axes. Ces derniers jouent un rôle déterminant dans les deux premiers aspects à prendre en compte lors de la conception : la configuration et la gestion des câbles.

Le processus de conception boucle donc la boucle, réaffirmant l'importance de concevoir un robot cartésien comme une unité électromécanique intégrée, plutôt que comme une série de composants mécaniques simplement connectés à du matériel et des logiciels électriques.