선형 포지셔닝 시스템을 설계하는 3단계

데카르트 로봇은 X, Y, Z의 데카르트 좌표계를 따라 2개 또는 3개의 축으로 작동합니다. SCARA 및 6축 로봇이 더 널리 알려져 있지만 데카르트 시스템은 반도체 제조에서 목공에 이르기까지 상상할 수 있는 거의 모든 산업 응용 분야에서 찾아볼 수 있습니다. 장비. 그리고 데카르트가 그렇게 널리 배치되어 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이는 무제한적인 구성으로 제공되며 정확한 애플리케이션 매개변수에 맞게 쉽게 사용자 정의할 수 있습니다.

전통적으로 데카르트 로봇은 통합업체와 최종 사용자가 자체적으로 설계하고 제작했지만, 이제 대부분의 선형 액추에이터 제조업체는 시스템을 처음부터 구축하는 것에 비해 엔지니어링, 조립 및 시작 시간을 크게 단축하는 사전 엔지니어링된 데카르트 로봇을 제공합니다. 사전 설계된 데카르트 로봇을 선택할 때 애플리케이션에 가장 적합한 시스템을 얻기 위해 명심해야 할 세 가지 사항은 다음과 같습니다.

【정위】

방향은 애플리케이션에 따라 결정되는 경우가 많으며, 핵심 요소는 부품을 처리해야 하는지 또는 프로세스를 위 또는 아래에서 수행해야 하는지 여부입니다. 또한 시스템이 다른 고정 또는 이동 부품을 방해하지 않고 안전 위험을 초래하지 않는지 확인하는 것도 중요합니다. 다행스럽게도 데카르트 로봇은 응용 분야 및 공간 제한을 충족하기 위해 다양한 XY 및 XYZ 구성으로 사용할 수 있습니다. 표준 다축 방향 내에서 액추에이터를 수직으로 장착하거나 측면으로 장착하는 옵션도 있습니다. 일부 액추에이터(특히 이중 가이드 레일이 있는 액추에이터)는 측면에 장착될 때 더 높은 강성을 갖기 때문에 이러한 설계 선택은 일반적으로 강성을 염두에 두고 이루어집니다.

가장 바깥쪽 축(XY 구성의 Y 또는 XYZ 구성의 Z)의 경우 설계자는 캐리지가 움직일 때 베이스가 고정될지 아니면 베이스가 움직일 때 캐리지가 고정될지 선택할 수 있습니다. 캐리지를 고정하고 베이스를 이동시키는 주된 이유는 간섭입니다. 액추에이터가 작업 영역으로 돌출되어 다른 시스템이나 프로세스가 이동하는 동안 방해가 되지 않는 위치로 이동해야 하는 경우 베이스를 이동하면 액추에이터의 상당 부분이 들어가 공간을 비울 수 있습니다. 그러나 이동 질량과 관성이 증가하므로 기어박스와 모터 크기를 조정할 때 이 점을 고려해야 합니다. 그리고 모터가 움직이기 때문에 케이블 관리는 축과 함께 움직일 수 있도록 설계되어야 합니다. 사전 엔지니어링된 시스템은 이러한 문제를 고려하여 모든 구성 요소가 데카르트 시스템의 정확한 방향과 레이아웃에 맞게 적절하게 설계되고 크기가 지정되었는지 확인합니다.

【하중, 스트로크, 속도】

이 세 가지 적용 매개변수는 대부분의 직교 로봇이 선택되는 기초입니다. 애플리케이션에서는 주어진 시간 내에 특정 거리를 이동하기 위해 특정 하중이 필요합니다. 그러나 이들은 상호 의존적이기도 합니다. 부하가 증가함에 따라 최대 속도는 결국 감소하기 시작합니다. 그리고 스트로크는 가장 바깥쪽 액추에이터가 캔틸레버형인 경우 하중에 의해 제한되고, 액추에이터가 볼 스크류 구동인 경우 속도에 의해 제한됩니다. 이로 인해 데카르트 시스템의 크기를 조정하는 작업이 매우 복잡해졌습니다.

설계 및 크기 조정 작업을 단순화하기 위해 데카르트 로봇 제조업체는 일반적으로 지정된 스트로크 길이 및 방향에 대해 최대 하중과 속도를 제공하는 차트나 테이블을 제공합니다. 그러나 일부 제조업체에서는 서로 독립적인 최대 하중, 스트로크 및 속도 기능을 명시합니다. 게시된 사양이 상호 배타적인지, 아니면 최대 하중, 속도 및 스트로크 사양을 함께 달성할 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.

【정밀도와 정확성】

선형 액추에이터는 직교 로봇의 정밀도와 정확성의 기초입니다. 액추에이터 유형(알루미늄 또는 강철 베이스인지 여부, 구동 메커니즘이 벨트, 나사, 선형 모터 또는 공압식인지 여부)은 정확성과 반복성을 결정하는 주요 요소입니다. 그러나 액추에이터가 장착되고 함께 고정되는 방식도 로봇의 이동 정확도에 영향을 미칩니다. 조립 중에 정밀하게 정렬되고 고정된 데카르트 로봇은 일반적으로 고정되지 않은 시스템보다 이동 정확도가 더 높으며 수명이 다할 때까지 이 정확도를 더 잘 유지할 수 있습니다.

다축 시스템에서는 축 간의 연결이 완벽하게 견고하지 않으며 수많은 변수가 각 축의 동작에 영향을 미칩니다. 이로 인해 이동 정확도와 반복성을 수학적으로 계산하거나 모델링하기가 어렵습니다. 데카르트 시스템이 필요한 이동 정확도와 반복성을 충족하는지 확인하는 가장 좋은 방법은 제조업체에서 유사한 하중, 스트로크 및 속도로 테스트한 시스템을 찾는 것입니다. 대부분의 데카르트 로봇 제조업체는 이를 사용자의 주요 관심사로 인식하고 다양한 응용 분야의 성능에 대한 "실제" 데이터를 제공하기 위해 시스템을 테스트했습니다.

사전 엔지니어링된 데카르트 로봇은 사내에서 설계 및 조립되는 로봇에 비해 상당한 비용 절감 효과를 제공합니다. 다축 시스템의 크기 조정, 선택, 주문, 조립, 시동 및 문제 해결에 필요한 시간은 수백 시간이 될 수 있으며, 사전 엔지니어링된 시스템은 이를 선택 및 시동 시간으로 몇 시간으로 줄입니다. 그리고 제조업체의 표준 제품에서 사용할 수 있는 다양한 구성, 가이드 유형 및 드라이브 기술은 설계자와 엔지니어가 성능을 타협하거나 응용 분야에 필요한 것보다 더 많은 기능을 위해 비용을 지불할 필요가 없음을 의미합니다.