Что приходит на ум, когда вы думаете о промышленном роботе?

Подобные шарнирно-сочлененные роботы широко известны благодаря рекламе автомобильных компаний и танцевальным сценам роботов. Роботы SCARA (сочлененный робот-манипулятор с селективным соблюдением требований) также получили широкое признание благодаря их внедрению и распространению на заводах с начала 1980-х годов. Оба робота – шарнирно-сочлененный и SCARA – сочетают в себе линейное и вращательное движение, что обеспечивает маневренность при выполнении сложных задач. Шарнирно-сочлененные роботы аналогичны человеческой руке и имеют шесть осей движения — три поступательные (линейные) и три вращательные (вспомните плечо, локоть и запястье). Роботы SCARA имеют четыре оси движения — X, Y, Z и тета (что-то вроде вашей руки, если ваше плечо обездвижено).

Декартовы роботы менее распространены в массовой культуре, но повсеместно используются в промышленных приложениях, от упаковки до производства полупроводников. Как следует из названия, эти роботы работают по трем декартовым осям — X, Y и Z — хотя они могут включать в себя ось тета для инструментов на конце руки. Хотя декартовы роботы менее «привлекательны», чем шарнирно-сочлененные роботы и роботы SCARA, они гораздо более универсальны, имеют более высокую грузоподъемность для своего размера и во многих случаях более высокую точность. Они также легко адаптируются, поскольку оси можно модернизировать или изменять с относительно небольшой реконфигурацией в соответствии с меняющимися требованиями продукта или приложения.

Однако декартовы роботы ограничены консольной конструкцией, которая ограничивает их грузоподъемность. Это особенно актуально, когда крайняя ось (Y или Z) имеет большую длину хода, что приводит к большой моментной нагрузке на опорные оси. В случаях, когда требуются длинные ходы и высокие нагрузки, лучшим решением является портальный робот.

От декартова к козловому:

Портальный робот — это модифицированный стиль декартовского робота, использующий две оси X (или базовую), а не одну базовую ось, как в декартовых системах. Дополнительная ось X (а иногда и дополнительные оси Y и Z) позволяет роботу справляться с большими нагрузками и усилиями, что делает его идеальным для захвата и размещения тяжелых грузов или загрузки и разгрузки деталей. Каждая ось основана на линейном приводе, будь то «самодельный» привод, собранный OEM-производителем или интегратором, или предварительно собранный привод от компании, занимающейся линейным перемещением. Это означает, что существуют практически безграничные возможности, позволяющие использовать любую комбинацию высоких скоростей, длинных ходов, тяжелых полезных нагрузок и высокой точности позиционирования. Особые требования к суровым условиям окружающей среды или низкому уровню шума легко учитываются, а если приложение требует одновременного, но независимого выполнения процессов, горизонтальные оси могут быть оснащены линейными двигателями с использованием нескольких кареток.

Портальные роботы обычно монтируются над рабочей зоной (отсюда и общий термин «верхний портал»), но если деталь не подходит для манипулирования сверху, как в случае с солнечными элементами и модулями, портальный робот можно настроить для работы. снизу детали. И хотя портальные роботы обычно считаются очень большими системами, они также подходят для небольших машин, даже размером с настольный компьютер. Поскольку портальный робот имеет две оси X, или базовые, моментная нагрузка, представленная осями Y и Z, а также рабочая нагрузка определяются как силы по осям X. Это значительно увеличивает жесткость системы и в большинстве случаев позволяет осям иметь большую длину хода и более высокие скорости, чем у аналогичного декартового робота.

Когда есть две параллельные оси, обычно только одна из них приводится в движение двигателем, чтобы предотвратить заедание, которое может возникнуть из-за незначительного несинхронного движения между ними. Вместо привода обеих осей для передачи мощности двигателя на вторую ось используется соединительный вал или торсионная трубка. А в некоторых случаях вторая ось может быть «натяжной» или ведомой, состоящей из линейной направляющей для поддержки груза, но без механизма привода. Решение о том, следует ли и как управлять второй осью, зависит от расстояния между двумя осями, скорости ускорения и жесткости соединения между ними. Использование только одной оси в паре также снижает стоимость и сложность системы.

Определение размеров декартового или портального робота сложнее, чем определение размеров SCARA или шарнирно-сочлененного робота (которые обычно задаются тремя параметрами: досягаемость, скорость и точность), но за последние несколько лет производители упростили этот процесс, внедрив предварительно сконфигурированные системы и онлайн-инструменты, такие как конфигуратор EasySelect от Rexroth или Builder 3D Linear Modules Builder от Adept. Эти инструменты позволяют пользователю указать ориентацию и размер осей, а также основные параметры хода, нагрузки и скорости. Загружаемые файлы САПР также являются стандартным предложением производителей декартовых и портальных роботов, что позволяет легко интегрировать их в схему проектирования или рабочего процесса, подобно SCARA и шарнирно-сочлененным роботам. Портальная конструкция преодолевает присущие им ограничения по нагрузке, скорости, радиусу действия и повторяемости, обеспечивая непревзойденный уровень настройки и гибкости. Одним словом, портальные роботы предлагают лучшее сочетание полезной нагрузки и хода.