直線測位システムを設計するための 3 つのステップ

デカルト ロボットは、X、Y、Z のデカルト座標系に沿った 2 軸または 3 軸で動作します。スカラ ロボットや 6 軸ロボットの方が広く認識されていますが、デカルト システムは、半導体製造から木工まで、考えられるほぼすべての産業用途で使用できます。装置。デカルト座標が非常に広範囲に展開されていることも驚くべきことではありません。これらは一見無制限の構成で利用でき、正確なアプリケーション パラメータを満たすように簡単にカスタマイズできます。

デカルト ロボットは従来、インテグレータやエンド ユーザーによって社内で設計および構築されてきましたが、現在、ほとんどのリニア アクチュエータ メーカーは、システムを最初から構築する場合と比較して、エンジニアリング、組み立て、および起動時間を大幅に短縮するプレエンジニアリング済みのデカルト ロボットを提供しています。事前に設計された直交ロボットを選択する場合、アプリケーションに最適なシステムを確実に入手できるように、次の 3 つのことに留意してください。

【オリエンテーション】

方向はアプリケーションによって決定されることが多く、重要な要素は部品を扱う必要があるか、プロセスを上から行うか下から行う必要があるかです。また、システムが他の固定部品や可動部品に干渉せず、安全上の問題を引き起こさないことを確認することも重要です。幸いなことに、デカルト ロボットは、アプリケーションとスペースの制限を満たすために、さまざまな XY および XYZ 構成で利用できます。標準的な多軸の向きの範囲内で、アクチュエータを直立または横向きに取り付けるオプションもあります。一部のアクチュエータ (特にデュアル ガイド レールを備えたアクチュエータ) は側面に取り付けると剛性が高くなるため、この設計の選択は通常、剛性を考慮して行われます。

最も外側の軸 (XY 構成の Y、または XYZ 構成の Z) については、設計者は、ベースを固定してキャリッジを移動させるか、キャリッジを固定してベースを移動させるかを選択できます。キャリッジを固定してベースを移動する主な理由は干渉です。アクチュエータが作業エリアに突き出ており、他のシステムやプロセスが通過する間に邪魔にならない場所に移動する必要がある場合、ベースを移動すると、アクチュエータの大部分を引っ込めてスペースを空けることができます。ただし、移動質量と慣性が増加するため、ギアボックスとモーターのサイズを決定する際にはこれを考慮する必要があります。また、モーターは移動するため、ケーブル管理は軸とともに移動できるように設計する必要があります。事前設計されたシステムはこれらの問題を考慮し、すべてのコンポーネントがデカルト システムの正確な方向とレイアウトに合わせて適切に設計およびサイズ設定されていることを保証します。

【荷重・ストローク・速度】

これら 3 つのアプリケーション パラメータは、ほとんどの直交ロボットの選択の基礎となります。アプリケーションでは、特定の荷物を特定の時間内に特定の距離だけ移動する必要があります。しかし、これらは相互依存性もあります。負荷が増加すると、最終的に最大速度は低下し始めます。また、ストロークは、最も外側のアクチュエータが片持ち梁式の場合は荷重によって制限され、アクチュエータがボールねじ駆動の場合は速度によって制限されます。このため、デカルト システムのサイジングは非常に複雑な作業になります。

設計とサイズ設定の作業を簡素化するために、直交ロボットのメーカーは通常、指定されたストローク長と方向に対する最大負荷と速度を示すグラフまたは表を提供します。ただし、メーカーによっては、最大負荷、ストローク、および速度の能力を互いに独立して記載している場合があります。公開されている仕様が相互に排他的であるかどうか、または最大負荷、速度、ストロークの仕様を同時に達成できるかどうかを理解することが重要です。

【精度と精度】

リニア アクチュエータは、デカルト ロボットの精度と精度の基礎です。アクチュエータのタイプ、つまりベースがアルミニウムかスチールか、また駆動機構がベルト、ネジ、リニア モーター、空気圧のいずれであるかが、精度と再現性の主な決定要因となります。ただし、アクチュエータの取り付け方法や固定方法もロボットの移動精度に影響します。組み立て中に精密に位置合わせされ、ピンで固定されたデカルト ロボットは、一般に、ピンで固定されていないシステムよりも高い移動精度を持ち、寿命にわたってこの精度をよりよく維持できます。

どのような多軸システムでも、軸間の接続は完全には固定されておらず、多数の変数が各軸の動作に影響を与えます。このため、移動精度と再現性を数学的に計算したりモデル化したりすることが困難になります。デカルト システムが必要な移動精度と再現性を確実に満たすための最良の選択肢は、同様の負荷、ストローク、速度でメーカーによってテストされたシステムを探すことです。ほとんどの直交ロボット メーカーは、これがユーザーにとっての主要な懸念事項であることを認識しており、さまざまなアプリケーションのパフォーマンスに関する「現実世界」のデータを提供するためにシステムをテストしてきました。

事前に設計されたデカルト ロボットは、社内で設計および組み立てられたロボットに比べて大幅なコストを削減します。多軸システムのサイズ決定、選択、注文、組み立て、起動、およびトラブルシューティングに必要な時間は数百時間かかる場合がありますが、事前設計されたシステムでは、選択と起動にかかる時間がわずか数時間に短縮されます。また、メーカーの標準製品では幅広い構成、ガイド タイプ、ドライブ テクノロジーが利用できるため、設計者やエンジニアはパフォーマンスに妥協したり、アプリケーションが必要とする以上の機能にお金を払ったりする必要がありません。