3 etapas para projetar seu sistema de posicionamento linear

Os robôs cartesianos operam em dois ou três eixos ao longo do sistema de coordenadas cartesianas X, Y e Z. Embora os robôs SCARA e de 6 eixos sejam mais amplamente reconhecidos, os sistemas cartesianos podem ser encontrados em praticamente todas as aplicações industriais imagináveis, desde a fabricação de semicondutores até equipamentos para marcenaria. E não é surpresa que os robôs cartesianos sejam tão difundidos. Eles estão disponíveis em configurações aparentemente ilimitadas e são facilmente personalizados para atender aos parâmetros exatos da aplicação.

Embora os robôs cartesianos tenham sido tradicionalmente projetados e construídos internamente por integradores e usuários finais, a maioria dos fabricantes de atuadores lineares agora oferece robôs cartesianos pré-projetados que reduzem significativamente o tempo de engenharia, montagem e inicialização em comparação com a construção de um sistema do zero. Ao selecionar um robô cartesiano pré-projetado, considere os três pontos a seguir para garantir que você obtenha o sistema mais adequado para sua aplicação.

【Orientação】

A orientação é frequentemente ditada pela aplicação, sendo um fator chave se as peças precisam ser manuseadas, ou se o processo precisa ocorrer, por cima ou por baixo. Também é crucial garantir que o sistema não interfira com outras peças fixas ou móveis e não represente um risco à segurança. Felizmente, os robôs cartesianos estão disponíveis em diversas configurações XY e XYZ para atender às restrições de aplicação e espaço. Dentro das orientações multieixos padrão, também existem opções para montar os atuadores na vertical ou na horizontal. Essa escolha de projeto geralmente é feita levando em consideração a rigidez, já que alguns atuadores (especialmente aqueles com trilhos-guia duplos) apresentam maior rigidez quando montados na horizontal.

Para o eixo mais externo (Y em uma configuração XY ou Z em uma configuração XYZ), o projetista pode optar por fixar a base com o carro em movimento ou fixar o carro com a base em movimento. A principal razão para fixar o carro e mover a base é a interferência. Se o atuador se projeta para dentro de uma área de trabalho e precisa ser movido para liberar espaço para outros sistemas ou processos, mover a base permite que uma parte significativa do atuador seja retraída e libere o espaço. No entanto, isso aumenta a massa e a inércia do atuador em movimento, portanto, esse fator deve ser considerado no dimensionamento de caixas de engrenagens e motores. Além disso, o gerenciamento de cabos deve ser projetado para acompanhar o movimento do eixo, já que o motor estará em movimento. Sistemas pré-projetados levam esses aspectos em consideração e garantem que todos os componentes sejam projetados e dimensionados corretamente para a orientação e o layout exatos do sistema cartesiano.

【Carga, curso e velocidade】

Esses três parâmetros de aplicação são a base para a seleção da maioria dos robôs cartesianos. Uma aplicação exige que uma determinada carga seja movida a uma distância específica, dentro de um determinado tempo. Mas eles também são interdependentes — à medida que a carga aumenta, a velocidade máxima eventualmente começará a diminuir. E o curso é limitado pela carga se o atuador mais externo for em balanço, ou pela velocidade se o atuador for acionado por fuso de esferas. Isso torna o dimensionamento de um sistema cartesiano uma tarefa muito complexa.

Para simplificar as tarefas de projeto e dimensionamento, os fabricantes de robôs cartesianos geralmente fornecem gráficos ou tabelas que indicam a carga e a velocidade máximas para comprimentos e orientações de curso específicos. No entanto, alguns fabricantes declaram capacidades máximas de carga, curso e velocidade que são independentes entre si. É importante entender se as especificações publicadas são mutuamente exclusivas ou se as especificações de carga, velocidade e curso máximos podem ser alcançadas simultaneamente.

【Precisão e exatidão】

Os atuadores lineares são a base da precisão e exatidão de um robô cartesiano. O tipo de atuador — se possui base de alumínio ou aço, e se o mecanismo de acionamento é por correia, parafuso, motor linear ou pneumático — é o principal determinante da exatidão e repetibilidade. Mas a forma como os atuadores são montados e fixados também influencia a precisão de deslocamento do robô. Um robô cartesiano que é alinhado com precisão e fixado por pinos durante a montagem geralmente terá uma precisão de deslocamento maior do que um sistema sem pinos, e será mais capaz de manter essa precisão ao longo de sua vida útil.

Em qualquer sistema multieixos, as conexões entre os eixos não são perfeitamente rígidas e inúmeras variáveis ​​afetam o comportamento de cada eixo. Isso torna a precisão e a repetibilidade do deslocamento difíceis de calcular ou modelar matematicamente. A melhor opção para garantir que um sistema cartesiano atenda à precisão e repetibilidade de deslocamento necessárias é procurar sistemas que tenham sido testados pelo fabricante, com cargas, cursos e velocidades semelhantes. A maioria dos fabricantes de robôs cartesianos reconhece isso como uma preocupação fundamental para os usuários e testa seus sistemas para fornecer dados "do mundo real" sobre o desempenho em diversas aplicações.

Robôs cartesianos pré-fabricados proporcionam economias significativas em comparação com robôs projetados e montados internamente. O tempo necessário para dimensionar, selecionar, encomendar, montar, iniciar e solucionar problemas de um sistema multieixos pode chegar a centenas de horas, enquanto os sistemas pré-fabricados reduzem esse tempo para apenas algumas horas de seleção e inicialização. Além disso, a variedade de configurações, tipos de guias e tecnologias de acionamento disponíveis nas ofertas padrão dos fabricantes significa que projetistas e engenheiros não precisam abrir mão do desempenho nem pagar por recursos além do que a aplicação exige.