Robot industriale cartesiano a portale Pick and Place

Controllo di robot a portale lineare e involucro di lavoro.

Le applicazioni pick-and-place, come quelle di laboratorio, traggono vantaggio dalla costruzione a sbalzo perché i componenti sono facilmente accessibili. I robot a portale sono robot a coordinate cartesiane con elementi orizzontali supportati da entrambe le estremità; fisicamente sono simili alle gru a portale, che non sono necessariamente dei robot. I robot a portale sono spesso giganteschi e in grado di trasportare carichi pesanti.

Differenza tra robot a cavalletto e robot cartesiani

Un robot cartesiano ha un attuatore lineare su ciascun asse, mentre un robot a portale ha due assi di base (X) e un secondo asse (Y) che li attraversa. Questo design impedisce al secondo asse di essere a sbalzo (per saperne di più) e consente di ottenere corse ancora più lunghe nei gantry e un carico utile maggiore rispetto ai robot cartesiani.

I robot cartesiani più comuni utilizzano il design a doppia guida perché fornisce una protezione più eccellente per i carichi sospesi (momento); tuttavia, gli assi con doppia guida lineare hanno un ingombro maggiore rispetto agli assi con guida singola, in confronto ai sistemi a doppia guida generalmente corti (in direzione verticale) e possono eliminare l'interazione con altre aree della macchina. Il discorso è che il tipo di assi scelti ha un impatto non solo sull'efficienza del sistema cartesiano, ma anche sull'ingombro complessivo.

Attuatori per robot cartesiani

Se il meccanismo cartesiano è la scelta migliore, il fattore di progettazione successivo è solitamente l'unità di controllo dell'attuatore, che può essere un sistema a vite, a bullone o pneumatico. Gli attuatori lineari sono generalmente disponibili con una guida lineare singola o doppia, a seconda del sistema di azionamento.

Controllo e gestione dei cavi

Il controllo dei cavi è un'altra caratteristica essenziale di questo progetto di robot che spesso viene ignorata nelle fasi iniziali (o semplicemente rimandata a fasi successive del progetto). Per il controllo, l'aria (per gli assi pneumatici), l'ingresso dell'encoder (per i cartesiani servoassistiti), il sensore e altri apparati elettrici, ogni asse comporta diversi cavi.

Quando i sistemi e i componenti sono collegati attraverso l'Industrial Internet of Things (IIoT), i metodi e gli strumenti utilizzati per collegarli diventano molto più critici ed entrambi i tubi, i fili e i connettori devono essere posati in modo appropriato e sottoposti a manutenzione per evitare l'affaticamento prematuro dovuto a flessioni indebite o interruzioni dovute a interferenze con altri componenti del dispositivo.

Il tipo e la quantità di cavi necessari, così come il livello di sofisticazione della gestione dei cavi, sono determinati dal tipo di controllo e dal protocollo di rete. Si noti che il portacavi, i vassoi o gli alloggiamenti del sistema di gestione dei cavi influiscono sulle misure complessive del sistema, quindi è necessario assicurarsi che non vi siano conflitti con il sistema di cablaggio e il resto dei componenti robotici.

Controlli del robot cartesiano

I robot cartesiani sono il metodo preferito per eseguire movimenti da punto a punto, ma possono anche eseguire movimenti complessi interpolati e sagomati. Il tipo di movimento necessario specificherà il dispositivo di controllo, il protocollo di rete, l'HMI e gli altri componenti di movimento migliori per il sistema.

Anche se questi componenti sono situati indipendentemente dagli assi del robot, per la maggior parte avranno un impatto sui motori, sui cavi e sugli altri componenti elettrici necessari sull'asse. Questi elementi sull'asse influenzano le prime due considerazioni di progettazione, il posizionamento e il controllo dei cavi.

Di conseguenza, il processo di progettazione chiude il cerchio, sottolineando l'importanza di costruire un robot cartesiano come un dispositivo elettromeccanico interconnesso piuttosto che come un insieme di parti meccaniche collegate a hardware e software elettrici.

Involucro di lavoro del robot cartesiano

Diverse configurazioni di robot producono forme distinte dell'inviluppo di lavoro. L'inviluppo di lavoro è fondamentale quando si sceglie un robot per un'applicazione specifica, poiché specifica l'area di lavoro del manipolatore e dell'effettore finale. Per una moltitudine di scopi, è necessario prestare attenzione quando si studia l'inviluppo di lavoro di un robot:

1. L'inviluppo di lavoro è la quantità di lavoro che può essere affrontata da un punto all'estremità del braccio robotico, che di solito si trova al centro delle disposizioni di montaggio degli effettori finali. Non ha strumenti o pezzi di lavoro di proprietà dell'end-effector.

2. In alcuni casi, all'interno dell'inviluppo operativo ci sono posizioni in cui il braccio robotico non può entrare. Le zone morte sono il nome dato a regioni specifiche.

La capacità massima di carico utile citata è ottenibile solo con tali lunghezze del braccio, che possono raggiungere o meno la portata massima.

3. L'involucro operativo della configurazione cartesiana è un prisma rettangolare. All'interno dell'inviluppo operativo non esistono zone morte e il robot può manipolare l'intero carico utile sull'intero volume di lavoro.