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 la loro gamma di prodotti per soddisfare un più ampio spettro di criteri prestazionali, alcune applicazioni richiedono ancora la costruzione di un sistema cartesiano personalizzato, ad esempio per soddisfare condizioni ambientali particolari o per soddisfare requisiti prestazionali altamente specializzati.

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

Tuttavia, determinare il layout 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 specificare 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 influire sulla capacità di carico, sulla precisione di spostamento e sulla precisione di posizionamento. Infatti, alcune applicazioni che richiedono movimenti in coordinate cartesiane sono più adatte a un robot a portale rispetto 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 potrebbero essere necessari per evitare eccessive flessioni o vibrazioni.

Se un sistema cartesiano è la soluzione migliore, l'opzione progettuale successiva è in genere l'unità di azionamento per gli attuatori, con le scelte più comuni a cinghia, vite o sistema pneumatico. Indipendentemente dal sistema di azionamento, gli attuatori lineari sono in genere offerti con una guida lineare singola o doppia.

La stragrande maggioranza dei robot cartesiani utilizza la configurazione a doppia guida, poiché offre un migliore supporto per i carichi a sbalzo (momento), ma gli assi con doppia guida lineare hanno un ingombro maggiore rispetto agli assi con guida lineare singola. 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 asse 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 a fasi successive), è la gestione dei cavi. Ogni asse richiede più cavi per alimentazione, aria (per gli assi pneumatici), feedback encoder (per i robot cartesiani servoassistiti), sensori e altri componenti elettrici. E quando sistemi e componenti vengono integrati nell'Industrial Internet of Things (IIoT), i metodi e gli strumenti per collegarli diventano ancora più critici. Tutti questi cavi, fili e connettori devono essere instradati e gestiti con cura per garantire che non subiscano affaticamento prematuro dovuto a flessioni eccessive o danni dovuti a interferenze 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 sincronizzato tra loro. Ma un modo per mitigare la complessità della gestione dei cavi è utilizzare componenti che ne riducano il numero, ad esempio motori che integrano alimentazione e feedback in un unico cavo, o combinazioni motore-azionamento integrate.

Il tipo di controllo e il protocollo di rete possono anche influenzare il tipo e la quantità di cavi necessari e la complessità della gestione dei cavi. E non dimenticare che il sistema di gestione dei cavi (catene portacavi, canaline o alloggiamenti) influirà sulle dimensioni del sistema complessivo, quindi è importante verificare la presenza di interferenze tra il sistema di gestione dei cavi e le altre parti del robot e della macchina.

Controlli

I robot cartesiani sono la soluzione ideale per i movimenti punto-punto, ma possono anche produrre movimenti interpolati complessi e movimenti con contorni. Il tipo di movimento richiesto contribuirà a determinare quale sistema di controllo, protocollo di rete, interfaccia uomo-macchina (HMI) e altri componenti di movimento siano più adatti al sistema. E sebbene questi componenti siano, per la maggior parte, alloggiati separatamente dagli assi del robot cartesiano, influenzeranno la scelta di motori, cavi e altri componenti elettrici sugli assi necessari. E questi componenti sugli assi, a loro volta, svolgeranno un ruolo nelle prime due considerazioni progettuali: configurazione e gestione dei cavi.

Il processo di progettazione si conclude quindi con un "cerchio" che ribadisce l'importanza di progettare un robot cartesiano come un'unità elettromeccanica integrata, piuttosto che come una serie di componenti meccanici semplicemente collegati a hardware e software elettrici.