Sistema di movimentazione cartesiano: 2D Motion & 3D Motion

Personalizzazione e versatilità

I sistemi di movimentazione cartesiani come la cinematica seriale hanno assi principali per il movimento rettilineo e assi ausiliari per la rotazione. Il sistema funge contemporaneamente da guida, supporto e azionamento e deve essere integrato nel sistema completo dell'applicazione, indipendentemente dalla struttura del sistema di movimentazione.

Posizioni di montaggio standard

Tutti i sistemi di movimentazione cartesiani possono essere installati in qualsiasi posizione nello spazio. In questo modo il sistema meccanico può essere adattato in modo ideale alle condizioni dell'applicazione. Ecco uno sguardo ad alcuni dei disegni più comuni.

Two-dimensionale - Questi sistemi di movimentazione cartesiani sono divisi in categorie di portali a sbalzo e portali lineari con il loro movimento nel piano verticale, e portali di superficie planare con il loro movimento nel piano orizzontale.

Un cantilever 2D è costituito da un asse orizzontale (Y) con un azionamento verticale (Z) montato sulla parte anteriore.

Un portale lineare è un asse orizzontale (Y) fissato ad entrambe le estremità, a sinistra e a destra. Un asse verticale (Z) è montato su una slitta tra i due punti finali dell'asse. I portali lineari sono generalmente sottili, con uno spazio di lavoro verticale rettangolare.

Un portale a superficie piana è costituito da due assi paralleli (X) collegati da un asse (Y) perpendicolare alla direzione del movimento. I ponti di superficie planari possono coprire uno spazio di lavoro molto più ampio rispetto ai sistemi robotizzati con cinematica delta o SCARA con i loro spazi di lavoro circolari/a forma di reni.

Oltre alla configurazione convenzionale con assi singoli, i portali lineari e i portali a superficie piana assumono anche la forma di sistemi completi con una combinazione meccanica fissa con una cinghia dentata rotante come elemento motore. Il basso carico effettivo li rende adatti a portate elevate (picconi/min) con corrispondente risposta dinamica.

Tridimensionale - Questi sistemi di movimentazione cartesiani sono suddivisi in categorie di cantilever e portali 3D con movimenti su entrambi i piani.

I cantilever 3D sono due assi (X) montati in parallelo più un asse a sbalzo (Y) perpendicolare alla direzione del movimento, con un asse verticale (Z) montato sulla parte anteriore.

I ponteggi 3D sono costituiti da due assi paralleli (X) collegati da un asse (Y) perpendicolare alla direzione del movimento. Su questo asse perpendicolare è montato un asse verticale (Z).

Nota: Nei ponti planari, lineari e 3D, la forza viene applicata tra i due punti di appoggio degli assi orizzontali. L'asse orizzontale del cantilever funge da leva grazie al carico sospeso alla sua estremità.

È necessaria una programmazione più semplice

Il grado di programmazione richiesto dipende dalla funzione: Se il sistema deve solo spostarsi su singoli punti, è sufficiente una programmazione PLC semplice e veloce.

Se è necessario un movimento del percorso, come ad esempio durante l'applicazione dell'adesivo, il controllo PLC non è più sufficiente. In questi casi, la programmazione convenzionale del robot è necessaria anche per i sistemi di movimentazione cartesiani. Tuttavia, l'ambiente di controllo dei sistemi di movimentazione cartesiani offre un'ampia gamma di possibili alternative rispetto ai robot convenzionali. Mentre i robot convenzionali richiedono sempre l'utilizzo del sistema di controllo specifico del produttore, qualsiasi PLC può essere utilizzato per i sistemi di movimentazione cartesiani, nella versione con la migliore gamma di funzioni per le esigenze e la complessità dell'applicazione. In questo modo è possibile rispettare le specifiche del cliente e realizzare una piattaforma di controllo uniforme, con un linguaggio di programmazione e una struttura dei programmi uniformi.

Con i robot convenzionali, spesso è necessaria una programmazione complessa. Di conseguenza, è necessario molto lavoro per utilizzare sistemi a 4 o 6 assi per compiti meccanici. Ad esempio, tutti e 6 gli assi devono sempre essere spostati contemporaneamente per la corsa in linea retta. È anche difficile e dispendioso in termini di tempo programmare "da braccio destro a braccio sinistro" nelle applicazioni robotiche convenzionali. I sistemi di movimentazione cartesiani offrono eccellenti alternative.

L'efficienza energetica è elevata

Anche nella scelta dell'impianto vengono poste le basi per una gestione efficiente dal punto di vista energetico. Se l'applicazione richiede lunghi tempi di sosta in determinate posizioni, tutti gli assi dei robot convenzionali sono soggetti al controllo ad anello chiuso e devono compensare continuamente la forza del peso.

Nei sistemi di movimentazione cartesiani, di solito è solo l'asse Z verticale a dover applicare continuamente la forza. Questa forza è necessaria per mantenere il carico effettivo nella posizione desiderata contro la forza di gravità. Ciò può essere ottenuto in modo molto efficiente utilizzando azionamenti pneumatici, in quanto questi non consumano energia nelle loro fasi di tenuta. Un ulteriore vantaggio degli assi Z pneumatici è il loro basso peso proprio, il che significa che è possibile utilizzare dimensioni più piccole per i componenti meccanici degli assi X e Y e per il loro motore elettrico. La riduzione del carico effettivo comporta una riduzione del consumo energetico.

I punti di forza tipici degli assi elettrici vengono alla ribalta soprattutto nel caso di percorsi lunghi e cicli elevati. Pertanto, sono spesso un'alternativa molto efficiente per gli assi X e Y.

Conclusione

In molti casi è più efficiente ed economico utilizzare sistemi di movimentazione cartesiani invece dei tradizionali sistemi robotizzati. Per una vasta gamma di applicazioni, è possibile progettare un sistema di movimentazione cartesiano ideale perché:

- I sistemi sono configurati per i requisiti dell'applicazione in termini di percorsi ottimali e risposta dinamica e sono adattati al carico.

- La loro struttura meccanica li rende facilmente programmabili: ad esempio, per i movimenti verticali è sufficiente attivare un solo asse.

- Il loro adattamento meccanico ottimale li rende efficienti dal punto di vista energetico, ad esempio disattivando l'alimentazione di energia a riposo.

- I sistemi di movimentazione cartesiani sono ottimizzati nello spazio per l'applicazione.

- I componenti standard, prodotti in serie, consentono ai sistemi di movimentazione cartesiani di essere un'alternativa economica ai robot industriali convenzionali.

E infine, ma non meno importante: Con i sistemi di movimentazione cartesiani, la cinematica è definita dall'applicazione e dalle sue periferiche, non viceversa.