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 desejado. E embora os robôs cartesianos pré-fabricados estejam sendo cada vez mais adotados à medida que os fabricantes expandem suas linhas de produtos para atender a uma gama mais ampla de critérios de desempenho, algumas aplicações ainda exigem a construção de um sistema cartesiano personalizado — por exemplo, para atender a condições ambientais específicas ou a um conjunto altamente especializado de requisitos de desempenho.

Mas “construir o seu próprio” não significa necessariamente “construir do zero”. Um bom exemplo disso: os componentes principais de um robô cartesiano — os atuadores lineares — estão disponíveis em diversas configurações, então 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 catálogo um exercício relativamente simples.

No entanto, determinar o layout básico e escolher os atuadores lineares adequados é apenas o primeiro passo. Para evitar um sistema cartesiano que não atenda aos requisitos da aplicação ou que não caiba no espaço previsto, leve em consideração os seguintes aspectos, principalmente 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 em coordenadas cartesianas são melhor atendidas por um robô pórtico do que por um sistema cartesiano, especialmente se o eixo Y exigir um curso longo ou se a configuração cartesiana impuser uma grande carga de momento em um dos eixos. Nesses casos, os eixos duplos X ou duplos Y de um sistema pórtico podem ser necessários para evitar deflexão ou vibração excessivas.

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

A grande maioria dos robôs cartesianos utiliza a configuração de guia dupla, pois oferece melhor suporte para cargas em balanço (momento) — porém, eixos com guias lineares duplas ocupam uma área maior do que eixos com guia linear simples. Por outro lado, sistemas de guia dupla costumam ser mais curtos (na direção vertical), o que pode evitar interferências com outras partes da máquina. Em resumo, o tipo de eixo escolhido afeta não apenas o desempenho do sistema cartesiano, mas também a área total ocupada.

Gerenciamento de cabos

Outro aspecto importante do projeto de robôs cartesianos que muitas vezes é 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 robôs 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 por interferência com outras partes do sistema.

Os robôs cartesianos (assim como os SCARA e de 6 eixos) tornam essa conectividade ainda mais desafiadora, já que os eixos podem se mover tanto de forma independente quanto em sincronia. Mas uma solução que pode ajudar a mitigar a complexidade do gerenciamento de cabos é usar componentes que reduzam a quantidade de cabos necessários — por exemplo, motores que integram alimentação 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. Além disso, não se esqueça de que o sistema de gerenciamento de cabos — como porta-cabos, bandejas ou caixas — afetará as dimensões do sistema como um todo. Portanto, é importante verificar se há interferência entre o sistema de gerenciamento de cabos e as demais partes do robô e da máquina.

Controles

Os 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 (Interface Homem-Máquina) e outros componentes de movimento são mais adequados para o sistema. E embora esses componentes estejam, 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 "fecha 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.