【Ориентации XY и XYZ】

Декартовы роботы работают по двум или трем осям в декартовой системе координат X, Y и Z. Хотя роботы SCARA и 6-осевые роботы более известны, декартовы системы можно найти практически во всех мыслимых промышленных приложениях, от производства полупроводников до деревообрабатывающего оборудования. И неудивительно, что декартовы системы так широко используются. Они доступны в практически неограниченном количестве конфигураций и легко настраиваются под точные параметры конкретного применения.

Хотя традиционно декартовы роботы проектировались и изготавливались собственными силами интеграторами и конечными пользователями, большинство производителей линейных актуаторов теперь предлагают готовые декартовы роботы, которые значительно сокращают время проектирования, сборки и запуска по сравнению с созданием системы с нуля. При выборе готового декартова робота следует учитывать три момента, чтобы выбрать систему, наиболее подходящую для вашего применения.

【Ориентация】

Ориентация часто определяется областью применения, при этом ключевым фактором является то, нужно ли перемещать детали или выполнять процесс сверху или снизу. Также крайне важно обеспечить, чтобы система не мешала другим стационарным или движущимся частям и не представляла угрозы безопасности. К счастью, декартовы роботы доступны во многих различных конфигурациях XY и XYZ, чтобы соответствовать ограничениям по области применения и пространству. В рамках стандартных многоосевых ориентаций также существуют варианты вертикальной или горизонтальной установки приводов. Этот конструктивный выбор обычно делается с учетом жесткости, поскольку некоторые приводы (особенно те, которые имеют двойные направляющие) обладают большей жесткостью при горизонтальной установке.

Для самой внешней оси (Y в конфигурации XY или Z в конфигурации XYZ) у конструктора есть выбор: будет ли основание зафиксировано при движении каретки или каретка зафиксирована при движении основания. Основная причина фиксации каретки и перемещения основания — помехи. Если привод выступает в рабочую зону и его необходимо переместить в сторону, пока другие системы или процессы перемещаются, то перемещение основания позволяет значительной части привода отвести в сторону и освободить пространство. Однако это увеличивает перемещаемую массу и инерцию, поэтому это следует учитывать при расчете размеров редукторов и двигателей. Кроме того, кабельная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы она могла перемещаться вместе с осью, поскольку двигатель будет двигаться. В предварительно спроектированных системах эти проблемы учитываются, и гарантируется, что все компоненты спроектированы и рассчитаны правильно с учетом точной ориентации и компоновки декартовой системы координат.

【Нагрузка, ход поршня и скорость】

Эти три параметра являются основой для выбора большинства декартовых роботов. Для выполнения задачи требуется переместить определенный груз на определенное расстояние за заданное время. Но они также взаимозависимы — по мере увеличения нагрузки максимальная скорость в конечном итоге начнет уменьшаться. А ход ограничивается нагрузкой, если крайний привод консольный, или скоростью, если привод приводится в движение шариковинтовой передачей. Это делает расчет размеров декартовой системы очень сложной задачей.

Для упрощения проектирования и расчета размеров производители декартовых роботов обычно предоставляют диаграммы или таблицы, в которых указаны максимальная нагрузка и скорость для заданных длин хода и ориентаций. Однако некоторые производители указывают максимальные значения нагрузки, хода и скорости, которые не зависят друг от друга. Важно понимать, являются ли опубликованные характеристики взаимоисключающими, или же максимальная нагрузка, скорость и ход могут быть достигнуты одновременно.

【Точность и аккуратность】

Линейные актуаторы являются основой точности и аккуратности декартова робота. Тип актуатора — алюминиевое или стальное основание, а также тип приводного механизма (ременной, винтовой, линейный двигатель или пневматический) — является основным фактором, определяющим точность и повторяемость. Но способ крепления и фиксации актуаторов также влияет на точность перемещения робота. Декартов робот, точно выровненный и зафиксированный на месте при сборке, как правило, будет иметь более высокую точность перемещения, чем система без фиксации, и сможет лучше поддерживать эту точность на протяжении всего срока службы.

В любой многоосевой системе соединения между осями не являются идеально жесткими, и на поведение каждой оси влияют многочисленные переменные. Это затрудняет математический расчет или моделирование точности и повторяемости перемещения. Лучший способ гарантировать, что декартова система соответствует требуемой точности и повторяемости перемещения, — это искать системы, протестированные производителем с аналогичными нагрузками, ходами и скоростями. Большинство производителей декартовых роботов признают это ключевым фактором для пользователей и тестируют свои системы, чтобы предоставить данные о производительности в «реальных условиях» в различных приложениях.

Предварительно спроектированные декартовы роботы обеспечивают значительную экономию по сравнению с роботами, разработанными и собранными собственными силами. Время, необходимое для расчета размеров, выбора, заказа, сборки, запуска и устранения неполадок многоосевой системы, может составлять сотни часов, а предварительно спроектированные системы сокращают это время до нескольких часов, включая выбор и запуск. Кроме того, широкий спектр конфигураций, типов направляющих и приводных технологий, доступных в стандартных предложениях производителей, означает, что проектировщикам и инженерам не приходится идти на компромисс в отношении производительности или платить за возможности, превышающие требования конкретного приложения.