3 étapes pour concevoir votre système de positionnement linéaire

Les robots cartésiens fonctionnent sur deux ou trois axes selon le système de coordonnées cartésiennes X, Y et Z. Si les robots SCARA et 6 axes sont plus répandus, les systèmes cartésiens sont présents dans presque toutes les applications industrielles imaginables, de la fabrication de semi-conducteurs aux équipements de menuiserie. Il n'est donc pas surprenant que les cartésiens soient si largement déployés. Ils sont disponibles dans des configurations apparemment illimitées et sont facilement personnalisables pour répondre précisément aux paramètres de l'application.

Alors que les robots cartésiens étaient traditionnellement conçus et fabriqués en interne par des intégrateurs et des utilisateurs finaux, la plupart des fabricants d'actionneurs linéaires proposent désormais des robots cartésiens pré-conçus qui réduisent considérablement les temps d'ingénierie, d'assemblage et de démarrage par rapport à la construction d'un système de A à Z. Lors du choix d'un robot cartésien pré-conçu, voici trois points à garder à l'esprit pour vous assurer de choisir le système le mieux adapté à votre application.

【Orientation】

L'orientation est souvent dictée par l'application, un facteur clé étant la nécessité de manipuler les pièces ou de réaliser le processus par le dessus ou par le dessous. Il est également essentiel de s'assurer que le système n'interfère pas avec d'autres pièces fixes ou mobiles et ne présente aucun risque pour la sécurité. Heureusement, les robots cartésiens sont disponibles dans de nombreuses configurations XY et XYZ pour répondre aux contraintes d'application et d'espace. Parmi les orientations multiaxes standard, il est également possible de monter les actionneurs verticalement ou latéralement. Ce choix de conception est généralement axé sur la rigidité, car certains actionneurs (notamment ceux à double rail de guidage) présentent une rigidité supérieure lorsqu'ils sont montés latéralement.

Pour l'axe le plus externe (Y dans une configuration XY, ou Z dans une configuration XYZ), le concepteur peut choisir de fixer la base avec le chariot en mouvement, ou de laisser le chariot fixe avec la base en mouvement. La principale raison de fixer le chariot et de déplacer la base est l'interférence. Si l'actionneur dépasse dans une zone de travail et doit être retiré pendant que d'autres systèmes ou processus se déplacent, le déplacement de la base permet de rétracter une partie importante de l'actionneur et de libérer l'espace. Cependant, cela augmente la masse et l'inertie déplacées ; il faut donc en tenir compte lors du dimensionnement des réducteurs et des moteurs. De plus, la gestion des câbles doit être conçue de manière à pouvoir suivre l'axe, puisque le moteur sera en mouvement. Les systèmes pré-conçus prennent ces problèmes en compte et garantissent que tous les composants sont conçus et dimensionnés correctement pour l'orientation et la disposition exactes du système cartésien.

【Charge, course et vitesse】

Ces trois paramètres d'application constituent la base de la sélection de la plupart des robots cartésiens. Une application nécessite le déplacement d'une charge sur une distance spécifique, dans un temps donné. Mais ils sont également interdépendants : à mesure que la charge augmente, la vitesse maximale finit par diminuer. De plus, la course est limitée par la charge si l'actionneur extérieur est en porte-à-faux, ou par la vitesse s'il est entraîné par une vis à billes. Le dimensionnement d'un système cartésien est donc très complexe.

Pour simplifier la conception et le dimensionnement, les fabricants de robots cartésiens fournissent généralement des graphiques ou des tableaux indiquant la charge et la vitesse maximales pour des longueurs de course et des orientations spécifiques. Cependant, certains fabricants indiquent des capacités de charge, de course et de vitesse maximales indépendantes les unes des autres. Il est important de comprendre si les spécifications publiées s'excluent mutuellement ou si les spécifications de charge, de vitesse et de course maximales peuvent être atteintes simultanément.

【Précision et exactitude】

Les actionneurs linéaires sont la base de la précision et de l'exactitude d'un robot cartésien. Le type d'actionneur (base en aluminium ou en acier, et mécanisme d'entraînement à courroie, à vis, à moteur linéaire ou pneumatique) est le principal déterminant de la précision et de la répétabilité. Cependant, la manière dont les actionneurs sont montés et fixés entre eux a également un impact sur la précision de déplacement du robot. Un robot cartésien aligné avec précision et fixé à l'assemblage aura généralement une précision de déplacement supérieure à celle d'un système non fixé à l'assemblage, et sera plus à même de maintenir cette précision tout au long de sa durée de vie.

Dans tout système multi-axes, les connexions entre les axes ne sont pas parfaitement rigides et de nombreuses variables influencent le comportement de chaque axe. Il est donc difficile de calculer ou de modéliser mathématiquement la précision et la répétabilité des déplacements. La meilleure solution pour garantir qu'un système cartésien répond aux exigences de précision et de répétabilité des déplacements est de rechercher des systèmes testés par le fabricant, avec des charges, des courses et des vitesses similaires. La plupart des fabricants de robots cartésiens reconnaissent cet aspect comme une préoccupation majeure pour les utilisateurs et ont testé leurs systèmes afin de fournir des données de performance en conditions réelles dans diverses applications.

Les robots cartésiens pré-conçus permettent de réaliser des économies significatives par rapport aux robots conçus et assemblés en interne. Le temps nécessaire au dimensionnement, à la sélection, à la commande, à l'assemblage, au démarrage et au dépannage d'un système multi-axes peut atteindre des centaines d'heures, et les systèmes pré-conçus réduisent ce temps à quelques heures seulement. De plus, la diversité des configurations, des types de guidage et des technologies d'entraînement disponibles dans les offres standard des fabricants permet aux concepteurs et aux ingénieurs de ne pas faire de compromis sur les performances ni de payer pour des capacités supérieures aux besoins de l'application.