Конфигурация системы, управление кабелями, элементы управления.

Если ваше приложение требует декартового робота, у вас есть широкий выбор вариантов в зависимости от уровня интеграции, который вы хотите реализовать. И хотя предварительно спроектированные декартовы роботы становятся все более широко распространенными, поскольку производители расширяют ассортимент своей продукции, чтобы соответствовать более широкому спектру критериев производительности, некоторые приложения по-прежнему требуют создания собственной декартовой системы — например, для соответствия особым условиям окружающей среды или для выполнения узкоспециализированного набора требований к производительности.

Но «создать свой собственный» не обязательно означает «создать с нуля». Показательный пример: ключевые компоненты декартового робота — линейные приводы — доступны в многочисленных конфигурациях, поэтому редко возникает необходимость строить приводы с нуля. И многие производители линейных приводов предлагают соединительные комплекты и монтажные кронштейны, которые делают сборку собственной декартовой системы из приводов, указанных в каталоге, относительно простым занятием.

Однако определение базовой компоновки и выбор соответствующих линейных приводов — это только первый шаг. Чтобы избежать получения декартовой системы, которая не соответствует требованиям приложения или не вписывается в ожидаемый размер, имейте в виду следующие соображения — особенно на этапе проектирования.

Конфигурация системы

Одной из первых вещей, которую следует указать при проектировании декартового робота, является конфигурация осей, не только для достижения необходимых движений, но и для обеспечения достаточной жесткости системы, которая может повлиять на грузоподъемность, точность перемещения и точность позиционирования. Фактически, некоторые приложения, требующие движения в декартовых координатах, лучше обслуживаются портальным роботом, чем декартовой системой, особенно если ось Y требует длинного хода или если декартово расположение создаст большую моментную нагрузку на одну из осей. В этих случаях могут потребоваться двойные оси X или двойные оси Y портальной системы для предотвращения чрезмерного прогиба или вибрации.

Если лучшим решением является декартова система, то следующим вариантом конструкции обычно является приводной блок для актуаторов — наиболее распространенными вариантами являются ременная, винтовая или пневматическая система. И независимо от системы привода линейные актуаторы обычно предлагаются либо с одной линейной направляющей, либо с двумя линейными направляющими.

Подавляющее большинство декартовых роботов используют конфигурацию с двумя направляющими, поскольку она обеспечивает лучшую поддержку для консольных (моментных) нагрузок, но оси с двумя линейными направляющими будут иметь более широкую площадь опоры, чем оси с одним линейным направляющим. С другой стороны, системы с двумя направляющими часто короче (в вертикальном направлении), что может предотвратить помехи другим частям машины. Дело в том, что тип выбранных вами осей влияет не только на производительность декартовой системы, он также влияет на общую площадь опоры.

Управление кабелями

Другим важным аспектом проектирования декартовых роботов, который часто упускается из виду на ранних этапах (или просто откладывается на более поздние этапы проектирования), является управление кабелями. Для каждой оси требуется несколько кабелей для питания, воздуха (для пневматических осей), обратной связи энкодера (для сервоприводных декартовых роботов), датчиков и других электрических компонентов. А когда системы и компоненты интегрируются в промышленный Интернет вещей (IIoT), методы и инструменты для их подключения становятся еще более важными. Все эти кабели, провода и разъемы должны быть тщательно проложены и управляемы, чтобы гарантировать, что они не испытают преждевременную усталость из-за чрезмерного изгиба или повреждения из-за помех другим частям системы.

Декартовы (а также SCARA и 6-осевые) роботы делают эту связь еще более сложной, поскольку оси могут двигаться как независимо, так и синхронно друг с другом. Но одно, что может помочь снизить сложность управления кабелями, — это использование компонентов, которые уменьшают количество необходимых кабелей, например, двигателей, которые объединяют питание и обратную связь в один кабель, или интегрированные комбинации двигателя и привода.

Тип управления и сетевой протокол также могут влиять на тип и количество требуемых кабелей и сложность управления кабелями. И не забывайте, что система управления кабелями — кабельные держатели, лотки или корпуса — повлияют на размеры всей системы, поэтому важно проверить наличие помех между системой управления кабелями и другими частями робота и машины.

Управление

Декартовы роботы являются идеальным решением для перемещения из точки в точку, но они также могут производить сложные интерполированные перемещения и контурное движение. Требуемый тип движения поможет определить, какая система управления, сетевой протокол, HMI и другие компоненты движения лучше всего подходят для системы. И хотя эти компоненты, по большей части, размещены отдельно от осей декартового робота, они будут влиять на то, какие двигатели, кабели и другие осевые электрические компоненты потребуются. И эти осевые компоненты, в свою очередь, будут играть роль в первых двух соображениях по проектированию: конфигурации и управлении кабелями.

Таким образом, процесс проектирования «замыкается в себе», что еще раз подчеркивает важность проектирования декартового робота как интегрированного электромеханического устройства, а не как набора механических компонентов, которые просто подключены к электрическому оборудованию и программному обеспечению.