Декартовы роботы: простота и стоимость

Комплект Smart Function Kit for Handling прост в настройке, вводе в эксплуатацию и программировании, что позволяет инженерам быстро создавать и устанавливать индивидуальные декартовы системы перемещения с одной, двумя или тремя осями движения. Фотография любезно предоставлена ​​Bosch Rexroth Corp.

Из различных роботов, используемых для автоматизированной сборки, декартовый робот является наименее сложным. Декартовский робот, также известный как прямолинейный, прямоугольный или портальный робот, может перемещать свой концевой эффектор только по прямым линиям вдоль осей X, Y и Z. Некоторые картезианцы имеют дополнительную ось движения, при которой концевой эффектор вращается вокруг оси Z или параллельно ей.

Картезианцы, возможно, не так «сексуальны», как высокоскоростной SCARA или шестиосный робот, но это также их главное преимущество. «Во многих случаях использование SCARA или шестиосного робота будет излишним», — говорит Брэд Клиппштейн, менеджер по продукции Smart Mechatronix в Bosch Rexroth. «Для простой операции захвата и размещения вам не нужны пять или шесть осей движения. А программировать шестиосного робота сложно.

«Напротив, вы можете запрограммировать декартового робота за 5 минут, и в систему легко вносить изменения».

В декартовом роботе каждая ось представляет собой отдельный линейный привод, который может приводиться в движение шариковым винтом или ремнем. Декартовы роботы могут быть построены в консольной и портальной конструкции. Что выбрать, зависит от длины, скорости, полезной нагрузки и требований к точности.

Консольная конструкция ограничивает дальность действия и полезную нагрузку робота из-за крутящего момента на опорных подшипниках базовой оси. Чем больше полезная нагрузка на конце рычага, тем больший крутящий момент прикладывается к базовой оси.

Портальная конструкция преодолевает это ограничение. Портальные роботы перемещают отдельные приводы по взаимно ортогональным осям. Два параллельных линейных подшипника поддерживают нижнюю ось и, таким образом, устраняют проблему чрезмерного крутящего момента на базовой оси. Полезную нагрузку и пределы действия можно легко расширить без необходимости использования линейных приводов увеличенного размера. Недостаток портальной конструкции заключается в том, что открытая рабочая зона робота теперь менее доступна.

Поскольку декартовский робот равномерно распределяет нагрузки по жесткой раме, он может точно и стабильно позиционировать большие полезные нагрузки на высоких скоростях. Картезианцы могут с криком занять позицию и остановиться в мгновение ока.

Благодаря своей модульной конструкции декартовы роботы легко масштабируются для удовлетворения различных потребностей в перемещении и полезной нагрузке. Отдельные оси можно быстро отремонтировать или заменить, а всю систему можно разобрать для использования в других приложениях управления движением.

Максимальный радиус действия робота SCARA обычно составляет 1000 миллиметров. Доступны декартианы с длиной хода 3000 миллиметров и более.

Декартовы роботы сочетают скорость с разрешением. Чем выше разрешение, тем медленнее результирующая скорость. Повторяемость варьируется в зависимости от конструкции. Линейные приводы с шарико-винтовым приводом обычно имеют лучшую повторяемость, чем приводы с ременным приводом. Среди роботов с ШВП шлифовальные винты с шариковыми гайками с защитой от люфта обычно более точны и повторяемы, чем катаные ШВП со стандартными шариковыми гайками.

Преимущество модульности и настройки не обходится без компромисса. Декартовых роботов труднее перемещать, чем других роботов, и некоторые инженеры могут не захотеть собирать, выравнивать и координировать различные оси. Управлять кабелями управления для каждой оси может быть непросто, хотя новые технологии высокоскоростной связи сводят эту проблему к минимуму. Наконец, инженерам следует остерегаться делать выводы о полезной нагрузке, точности или повторяемости робота на основе характеристик одного компонента.

В прошлом выбор между декартовыми роботами и роботами SCARA был вопросом компромисса. Декартианцы были более точными и менее дорогими, чем SCARA. SCARA были быстрее и занимали меньше места, чем картезианцы. Сегодня технологические достижения сделали эти две технологии сопоставимыми как по цене, так и по производительности. В результате различия между ними становятся гораздо более тонкими.