Настройка системы, организация кабелей, элементы управления.

Если для вашего приложения требуется декартов робот, у вас есть широкий выбор вариантов в зависимости от желаемого уровня интеграции. И хотя готовые декартовы роботы получают все большее распространение по мере того, как производители расширяют свой ассортимент 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 «собрать самостоятельно» не обязательно означает «собрать с нуля». Например: ключевые компоненты декартова робота — линейные актуаторы — доступны в многочисленных конфигурациях, поэтому редко возникает необходимость собирать актуаторы с нуля. Многие производители линейных актуаторов предлагают соединительные комплекты и монтажные кронштейны, которые значительно упрощают сборку собственной декартовой системы из актуаторов, имеющихся в каталоге.

Однако определение базовой компоновки и выбор подходящих линейных актуаторов — это только первый шаг. Чтобы избежать создания декартовой системы, которая не будет соответствовать требованиям приложения или не поместится в ожидаемые габариты, следует учитывать следующие моменты, особенно на этапе проектирования.

Системная конфигурация

При проектировании декартова робота одним из первых шагов является определение конфигурации осей, не только для обеспечения необходимых перемещений, но и для гарантирования достаточной жесткости системы, что может повлиять на грузоподъемность, точность перемещения и точность позиционирования. В действительности, для некоторых задач, требующих перемещения в декартовых координатах, лучше подходит портальный робот, чем декартова система, особенно если ось Y требует большого хода или если декартова конфигурация создаст большую моментную нагрузку на одну из осей. В таких случаях для предотвращения чрезмерного отклонения или вибрации может потребоваться использование двух осей X или Y портальной системы.

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

Подавляющее большинство декартовых роботов используют конфигурацию с двумя направляющими, поскольку она обеспечивает лучшую поддержку консольных (моментных) нагрузок — однако оси с двумя линейными направляющими будут иметь большую площадь опоры, чем оси с одной линейной направляющей. С другой стороны, системы с двумя направляющими часто короче (в вертикальном направлении), что может предотвратить помехи другим частям машины. Суть в том, что тип выбранных осей влияет не только на производительность декартовой системы, но и на общую площадь опоры.

Организация кабелей

Еще один важный аспект проектирования декартовых роботов, который часто упускается из виду на ранних этапах (или просто откладывается на более поздние этапы проектирования), — это организация кабелей. Каждая ось требует множества кабелей для питания, подачи 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 организованы, чтобы предотвратить их преждевременный износ из-за чрезмерного изгиба или повреждение из-за помех со стороны других частей системы.

Декартовы (а также SCARA-роботы и 6-осевые роботы) еще больше усложняют эту задачу, поскольку оси могут перемещаться как независимо, так и синхронно друг с другом. Однако одним из способов смягчить сложность прокладки кабелей является использование компонентов, уменьшающих количество необходимых кабелей — например, двигателей, объединяющих питание и обратную связь в одном кабеле, или интегрированных комбинаций двигатель-привод.

Тип управления и сетевой протокол также могут влиять на тип и количество необходимых кабелей, а также на сложность организации кабельной системы. И не забывайте, что система организации кабельной системы — кабельные каналы, лотки или корпуса — повлияет на габариты всей системы, поэтому важно проверить наличие помех между системой организации кабельной системы и другими частями робота и оборудования.

Элементы управления

Декартовы роботы — это оптимальное решение для перемещения из точки в точку, но они также могут выполнять сложные интерполированные движения и контурные перемещения. Тип требуемого движения поможет определить, какая система управления, сетевой протокол, человеко-машинный интерфейс и другие компоненты управления движением лучше всего подходят для данной системы. И хотя эти компоненты, по большей части, размещаются отдельно от осей декартова робота, они будут влиять на то, какие двигатели, кабели и другие электрические компоненты, расположенные на осях, потребуются. А эти компоненты, расположенные на осях, в свою очередь, будут играть роль в первых двух аспектах проектирования: конфигурации и организации кабелей.

Таким образом, процесс проектирования замыкается, вновь подчеркивая важность проектирования декартова робота как интегрированного электромеханического узла, а не как набора механических компонентов, просто соединенных с электрическим оборудованием и программным обеспечением.