Configuração do sistema, gerenciamento de cabos, controles.

Se a sua aplicação exigir um robô cartesiano, você terá uma ampla variedade de opções, dependendo do nível de integração que deseja implementar. E embora robôs cartesianos pré-projetados estejam se tornando mais amplamente adotados à medida que os fabricantes expandem suas linhas de produtos para atender a um escopo mais amplo de critérios de desempenho, algumas aplicações ainda exigem a construção do seu próprio sistema cartesiano — por exemplo, para atender a condições ambientais especiais ou para atender a um conjunto altamente especializado de requisitos de desempenho.

Mas "construir o seu próprio" não significa necessariamente "construir do zero". Um exemplo: os principais componentes de um robô cartesiano — os atuadores lineares — estão disponíveis em diversas configurações, portanto, raramente é necessário construí-los do zero. E muitos fabricantes de atuadores lineares oferecem kits de conexão e suportes de montagem que tornam a montagem do seu próprio sistema cartesiano a partir de atuadores de especificações de catálogo um exercício relativamente simples.

No entanto, determinar o layout básico e escolher os atuadores lineares apropriados é apenas o primeiro passo. Para evitar um sistema cartesiano que não atenda aos requisitos da aplicação ou que não se encaixe no espaço esperado, tenha em mente as seguintes considerações — especialmente durante a fase de projeto.

Configuração do sistema

Uma das primeiras coisas a especificar ao projetar um robô cartesiano é a configuração dos eixos, não apenas para realizar os movimentos necessários, mas também para garantir que o sistema tenha rigidez suficiente, o que pode afetar a capacidade de carga, a precisão de deslocamento e a precisão de posicionamento. De fato, algumas aplicações que exigem movimento nas coordenadas cartesianas são mais bem atendidas por um robô de pórtico do que por um sistema cartesiano, especialmente se o eixo Y exigir um curso longo ou se o arranjo cartesiano impor uma grande carga de momento em um dos eixos. Nesses casos, os eixos duplos X ou Y de um sistema de pórtico podem ser necessários para evitar deflexão ou vibração excessivas.

Se um sistema cartesiano for a melhor solução, a próxima opção de projeto normalmente é a unidade de acionamento dos atuadores — sendo as escolhas mais comuns um sistema acionado por correia, parafuso ou pneumático. E, independentemente do sistema de acionamento, os atuadores lineares são normalmente oferecidos com uma guia linear simples ou guias lineares duplas.

A grande maioria dos robôs cartesianos utiliza a configuração de guia dupla, pois ela oferece melhor suporte para cargas radiais (de momento) — mas eixos com guias lineares duplas terão uma área de contato maior do que eixos com guias lineares simples. Por outro lado, os sistemas de guia dupla costumam ser mais curtos (na direção vertical), o que pode evitar interferências com outras partes da máquina. A questão é que o tipo de eixo escolhido afeta não apenas o desempenho do sistema cartesiano, mas também a área de contato geral.

Gerenciamento de cabos

Outro aspecto importante do projeto de robôs cartesianos, frequentemente negligenciado nas fases iniciais (ou simplesmente adiado para fases posteriores do projeto), é o gerenciamento de cabos. Cada eixo requer múltiplos cabos para alimentação, ar (para eixos pneumáticos), feedback do encoder (para cartesianos servoacionados), sensores e outros componentes elétricos. E quando sistemas e componentes são integrados à Internet Industrial das Coisas (IIoT), os métodos e ferramentas para conectá-los tornam-se ainda mais críticos. Todos esses cabos, fios e conectores devem ser cuidadosamente roteados e gerenciados para garantir que não sofram fadiga prematura devido à flexão excessiva ou danos devido à interferência com outras partes do sistema.

Robôs cartesianos (assim como SCARA e robôs de 6 eixos) tornam essa conectividade ainda mais desafiadora, já que os eixos podem se mover tanto de forma independente quanto sincronizados. Mas algo que pode ajudar a mitigar a complexidade do gerenciamento de cabos é usar componentes que reduzam o número de cabos necessários — por exemplo, motores que integram potência e feedback em um único cabo, ou combinações integradas de motor e acionamento.

O tipo de controle e o protocolo de rede também podem influenciar o tipo e a quantidade de cabos necessários, bem como a complexidade do gerenciamento de cabos. E não se esqueça de que o sistema de gerenciamento de cabos — guias, bandejas ou alojamentos — afetará as dimensões do sistema como um todo, por isso é importante verificar se há interferência entre o sistema de gerenciamento de cabos e as outras partes do robô e da máquina.

Controles

Robôs cartesianos são a solução ideal para movimentos ponto a ponto, mas também podem produzir movimentos interpolados complexos e movimentos contornados. O tipo de movimento necessário ajudará a determinar qual sistema de controle, protocolo de rede, IHM e outros componentes de movimento são mais adequados para o sistema. E embora esses componentes sejam, em sua maioria, alojados separadamente dos eixos do robô cartesiano, eles influenciarão quais motores, cabos e outros componentes elétricos no eixo serão necessários. E esses componentes no eixo, por sua vez, desempenharão um papel nas duas primeiras considerações de projeto: configuração e gerenciamento de cabos.

Assim, o processo de design completa o ciclo, reiterando a importância de projetar um robô cartesiano como uma unidade eletromecânica integrada, em vez de uma série de componentes mecânicos simplesmente conectados a hardware e software elétricos.