3 passaggi per progettare il tuo sistema di posizionamento lineare

I robot cartesiani operano su due o tre assi lungo il sistema di coordinate cartesiane X, Y e Z. Sebbene i robot SCARA e a 6 assi siano più ampiamente riconosciuti, i sistemi cartesiani possono essere trovati in quasi tutte le applicazioni industriali immaginabili, dalla produzione di semiconduttori alle macchine per la lavorazione del legno. E non sorprende che i robot cartesiani siano così ampiamente utilizzati. Sono disponibili in configurazioni apparentemente illimitate e possono essere facilmente personalizzati per soddisfare i parametri applicativi specifici.

Sebbene i robot cartesiani siano stati tradizionalmente progettati e costruiti internamente da integratori e utenti finali, la maggior parte dei produttori di attuatori lineari offre ora robot cartesiani pre-ingegnerizzati che riducono significativamente i tempi di progettazione, assemblaggio e avviamento rispetto alla costruzione di un sistema da zero. Quando si sceglie un robot cartesiano pre-ingegnerizzato, ecco tre aspetti da tenere a mente per assicurarsi di ottenere il sistema più adatto alla propria applicazione.

【Orientamento】

L'orientamento è spesso dettato dall'applicazione, con un fattore chiave che riguarda la posizione dei pezzi da manipolare, o se il processo deve essere eseguito, dall'alto o dal basso. È inoltre fondamentale garantire che il sistema non interferisca con altre parti fisse o mobili e non rappresenti un rischio per la sicurezza. Fortunatamente, i robot cartesiani sono disponibili in numerose configurazioni XY e XYZ per soddisfare le esigenze applicative e di spazio. All'interno degli orientamenti multiasse standard, sono disponibili anche opzioni per montare gli attuatori in posizione verticale o laterale. Questa scelta progettuale è solitamente effettuata tenendo conto della rigidità, poiché alcuni attuatori (soprattutto quelli con doppie guide) presentano una rigidità maggiore se montati lateralmente.

Per l'asse più esterno (Y in una configurazione XY, o Z in una configurazione XYZ), il progettista può scegliere se la base sarà fissa con il carrello in movimento, oppure se il carrello sarà fisso con la base in movimento. Il motivo principale per fissare il carrello e spostare la base è l'interferenza. Se l'attuatore sporge in un'area di lavoro e deve essere spostato mentre altri sistemi o processi si muovono, lo spostamento della base consente a una parte significativa dell'attuatore di retrarre e liberare spazio. Tuttavia, ciò aumenta la massa e l'inerzia spostate, quindi questo aspetto deve essere tenuto in considerazione nel dimensionamento di riduttori e motori. Inoltre, la gestione dei cavi deve essere progettata in modo che possa muoversi con l'asse, poiché il motore sarà in movimento. I sistemi pre-ingegnerizzati tengono conto di questi aspetti e garantiscono che tutti i componenti siano progettati e dimensionati correttamente per l'esatto orientamento e la disposizione del sistema cartesiano.

【Carico, corsa e velocità】

Questi tre parametri applicativi costituiscono la base su cui viene selezionata la maggior parte dei robot cartesiani. Un'applicazione richiede che un determinato carico venga spostato per una distanza specifica, entro un tempo prestabilito. Ma sono anche interdipendenti: all'aumentare del carico, la velocità massima inizierà a diminuire. La corsa è limitata dal carico se l'attuatore più esterno è a sbalzo, o dalla velocità se l'attuatore è azionato da vite a sfere. Questo rende il dimensionamento di un sistema cartesiano un'impresa molto complessa.

Per semplificare le attività di progettazione e dimensionamento, i produttori di robot cartesiani in genere forniscono grafici o tabelle che indicano il carico e la velocità massimi per lunghezze di corsa e orientamenti specifici. Tuttavia, alcuni produttori dichiarano capacità di carico, corsa e velocità massime indipendenti l'una dall'altra. È importante capire se le specifiche pubblicate si escludono a vicenda o se è possibile raggiungere i valori massimi di carico, velocità e corsa contemporaneamente.

【Precisione e accuratezza】

Gli attuatori lineari sono alla base della precisione e dell'accuratezza di un robot cartesiano. Il tipo di attuatore, che abbia una base in alluminio o in acciaio e che il meccanismo di azionamento sia a cinghia, a vite, a motore lineare o pneumatico, è il principale fattore determinante per la precisione e la ripetibilità. Ma anche il modo in cui gli attuatori vengono montati e fissati insieme influisce sulla precisione di spostamento del robot. Un robot cartesiano allineato con precisione e fissato con perni durante l'assemblaggio avrà generalmente una precisione di spostamento maggiore rispetto a un sistema non perni, e sarà in grado di mantenere tale precisione per tutta la sua vita utile.

In qualsiasi sistema multiasse, le connessioni tra gli assi non sono perfettamente rigide e numerose variabili influenzano il comportamento di ciascun asse. Questo rende difficile calcolare o modellare matematicamente la precisione e la ripetibilità della corsa. L'opzione migliore per garantire che un sistema cartesiano soddisfi i requisiti di precisione e ripetibilità della corsa è cercare sistemi testati dal produttore, con carichi, corse e velocità simili. La maggior parte dei produttori di robot cartesiani riconosce questo aspetto come una preoccupazione fondamentale per gli utenti e ha testato i propri sistemi per fornire dati "reali" sulle prestazioni in varie applicazioni.

I robot cartesiani pre-ingegnerizzati offrono risparmi significativi rispetto ai robot progettati e assemblati internamente. Il tempo necessario per dimensionare, selezionare, ordinare, assemblare, avviare e risolvere i problemi di un sistema multiasse può essere di centinaia di ore, mentre i sistemi pre-ingegnerizzati riducono questo tempo a poche ore di selezione e avviamento. Inoltre, la gamma di configurazioni, tipi di guida e tecnologie di azionamento disponibili nelle offerte standard dei produttori consente a progettisti e ingegneri di non dover scendere a compromessi sulle prestazioni o pagare per funzionalità superiori a quelle richieste dall'applicazione.