Configurazione del sistema, gestione dei cavi, controlli.

Se la vostra applicazione richiede un robot cartesiano, avete a disposizione un'ampia varietà di opzioni, a seconda del livello di integrazione che desiderate raggiungere. E sebbene i robot cartesiani pre-ingegnerizzati stiano diventando sempre più diffusi, man mano che i produttori ampliano le loro gamme di prodotti per soddisfare una gamma più ampia di criteri di prestazione, alcune applicazioni richiedono ancora la costruzione di un sistema cartesiano personalizzato, ad esempio per soddisfare particolari condizioni ambientali o per adempiere a una serie di requisiti prestazionali altamente specializzati.

Ma "costruire il proprio" non significa necessariamente "costruire da zero". Un esempio: i componenti chiave di un robot cartesiano, ovvero gli attuatori lineari, sono disponibili in numerose configurazioni, quindi raramente è necessario costruirli da zero. Inoltre, molti produttori di attuatori lineari offrono kit di collegamento e staffe di montaggio che rendono l'assemblaggio del proprio sistema cartesiano, a partire da attuatori standard, un'operazione relativamente semplice.

Tuttavia, definire la configurazione di base e scegliere gli attuatori lineari appropriati è solo il primo passo. Per evitare di ritrovarsi con un sistema cartesiano che non soddisfa i requisiti dell'applicazione o non si adatta all'ingombro previsto, è importante tenere a mente le seguenti considerazioni, soprattutto in fase di progettazione.

Configurazione del sistema

Uno dei primi aspetti da definire nella progettazione di un robot cartesiano è la configurazione degli assi, non solo per ottenere i movimenti necessari, ma anche per garantire al sistema una rigidità sufficiente, che può influenzare la capacità di carico, la precisione di traslazione e la precisione di posizionamento. Infatti, alcune applicazioni che richiedono movimenti in coordinate cartesiane sono più adatte a un robot a portale che a un sistema cartesiano, soprattutto se l'asse Y richiede una corsa lunga o se la configurazione cartesiana imporrebbe un carico di momento elevato su uno degli assi. In questi casi, i doppi assi X o Y di un sistema a portale possono essere necessari per evitare flessioni o vibrazioni eccessive.

Se un sistema cartesiano rappresenta la soluzione migliore, l'opzione progettuale successiva riguarda in genere l'unità di azionamento degli attuatori, con le scelte più comuni rappresentate da un sistema a cinghia, a vite o pneumatico. Indipendentemente dal sistema di azionamento, gli attuatori lineari sono generalmente offerti con una o due guide lineari.

La stragrande maggioranza dei robot cartesiani utilizza la configurazione a doppia guida, poiché offre un supporto migliore per i carichi a sbalzo (momento), ma gli assi con doppie guide lineari avranno un ingombro maggiore rispetto agli assi con una singola guida lineare. D'altra parte, i sistemi a doppia guida sono spesso più corti (in direzione verticale), il che può evitare interferenze con altre parti della macchina. Il punto è che il tipo di assi scelto influisce non solo sulle prestazioni del sistema cartesiano, ma anche sull'ingombro complessivo.

Gestione dei cavi

Un altro aspetto importante della progettazione di robot cartesiani, spesso trascurato nelle fasi iniziali (o semplicemente rimandato alle fasi successive), è la gestione dei cavi. Ogni asse richiede diversi cavi per l'alimentazione, l'aria compressa (per gli assi pneumatici), il feedback dell'encoder (per i robot cartesiani servoassistiti), i sensori e altri componenti elettrici. Quando sistemi e componenti vengono integrati nell'Internet delle cose industriale (IIoT), i metodi e gli strumenti per la loro connessione diventano ancora più critici. Tutti questi cavi, fili e connettori devono essere instradati e gestiti con cura per evitare che si usurino prematuramente a causa di flessioni eccessive o che si danneggino per interferenza con altre parti del sistema.

I robot cartesiani (così come i robot SCARA e a 6 assi) rendono questa connettività ancora più complessa, poiché gli assi possono muoversi sia in modo indipendente che in sincronia tra loro. Tuttavia, un modo per semplificare la gestione dei cavi è utilizzare componenti che ne riducano il numero necessario, ad esempio motori che integrano alimentazione e feedback in un unico cavo, oppure combinazioni motore-azionamento integrate.

Il tipo di controllo e il protocollo di rete possono influenzare anche il tipo e la quantità di cavi necessari e la complessità della gestione dei cavi. Inoltre, non bisogna dimenticare che il sistema di gestione dei cavi – canaline, passerelle o custodie – influirà sulle dimensioni complessive del sistema, quindi è importante verificare che non vi siano interferenze tra il sistema di gestione dei cavi e le altre parti del robot e della macchina.

Comandi

I robot cartesiani sono la soluzione ideale per gli spostamenti punto a punto, ma possono anche eseguire movimenti interpolati complessi e movimenti di contorno. Il tipo di movimento richiesto contribuirà a determinare quale sistema di controllo, protocollo di rete, HMI e altri componenti di movimento siano più adatti al sistema. E sebbene questi componenti siano, nella maggior parte dei casi, alloggiati separatamente dagli assi del robot cartesiano, influenzeranno la scelta dei motori, dei cavi e degli altri componenti elettrici sugli assi necessari. A loro volta, questi componenti sugli assi avranno un ruolo nelle prime due considerazioni di progettazione: configurazione e gestione dei cavi.

Il processo di progettazione si conclude quindi con un "ritorno al punto di partenza", ribadendo l'importanza di progettare un robot cartesiano come un'unità elettromeccanica integrata, piuttosto che come una serie di componenti meccanici semplicemente collegati ad hardware e software elettrici.