Robot cartesiani stanno guadagnando terreno nell’automazione - cosa significa questo per i sistemi di movimento di precisione?

Nontutte le applicazioni automatizzate hanno bisogno di un robot a sei assi.

Per molti compiti di fabbricazione e movimentazione materiali, un robot cartesiano con movimento controllato lungo due o tre assi lineari può fornire una disposizione meccanica più semplice, un posizionamento prevedibile e un uso efficiente dello spazio di fabbrica.

Questo ha mantenuto i robot a struttura cartesiana importanti mentre i produttori continuano ad automatizzare i processi di produzione. Recenti ricerche di mercato stimano il mercato globale dei robot a struttura cartesiana$7,33 miliardi nel 2026, con una previsione di mercato prossima$16,9 miliardi entro il 2035.

La crescita di questi sistemi sta creando una serie diversa di requisiti per i componenti di controllo del movimento. Invece di concentrarsi esclusivamente sul braccio robotico, i costruttori di macchine devono considerare l’intera catena meccanica - dal motore e dal cambio al supporto, dalla pinione, dalla guida lineare al meccanismo di posizionamento.

Alla Fenghua Transmission Technology (Jiangsu) Co., Ltd, vediamo questo spostamento creare nuovi requisiti per i componenti di movimento di precisione. Man mano che i sistemi cartesiani ea gantry diventano più largamente utilizzati, i costruttori di macchine stanno prestando maggiore attenzione alla catena meccanica completa piuttosto che alla sola struttura robotizzata - dal motore servo e dal cambio di precisione al rack e al pignone, guida lineare e meccanismo di posizionamento. La compatibilità e le prestazioni di questi componenti possono influenzare direttamente l’accuratezza, la stabilità e la durata di vita della macchina finita.

Perché i robot cartesiani restano attraenti

Un robot cartesiano si muove lungo assi lineari predefiniti.

Questa architettura semplice può essere vantaggiosa quando l’applicazione richiede movimenti ripetitivi all’interno di una busta di lavoro definita.

Le applicazioni comuni comprendono:

• Attrezzature per Pick-and-place

• Montaggio automatico

• Macchine d’imballaggio

• Carico e scarico delle macchine

• Movimentazione materiali

• Sistemi d’ispezione

• Apparecchiature di palettizzazione

• Posizione precisione

Rispetto a strutture robotiche più complesse, i sistemi cartesiani possono anche rendere la disposizione meccanica più facile da capire e da mantenere.

Ma la semplicità non significa che i requisiti di precisione siano bassi.

Il sistema di trasmissione determina la qualità del movimento

Un servo motore fornisce l’energia elettrica, ma il sistema di trasmissione determina come tale energia raggiunge il meccanismo mobile.

In un sistema a struttura cartesiana, il cambio può essere utilizzato per ridurre la velocità del motore e aumentare la coppia disponibile. Il movimento che ne risulta dipende dalla combinazione di reazione del cambio, rigidità meccanica, precisione della marcia e caratteristiche della trasmissione lineare.

Per le applicazioni che richiedono un’elevata precisione di posizionamento, questi fattori diventano particolarmente importanti.

Una piccola quantità di spazio libero meccanico può tradursi in errori di posizionamento alla fine di un asse lungo.

Sistemi a cremagliera per viaggi più lunghi

La trasmissione a cremagliera può essere utile quando la macchina richiede una corsa lineare relativamente lunga.

a differenza di una vite tradizionale a sfera, un sistema a cremagliera non è limitato dalla lunghezza della vite nello stesso modo. Ciò lo rende attraente per attrezzature di automazione più grandi e sistemi di posizionamento lungo assi.

La sfida consiste nel mantenere un movimento accurato e ripetibile su tutta la distanza percorsa.

La precisione del cambio, la repulsione, la precisione di montaggio e la rigidità della struttura della macchina influiscono sul risultato finale.

E’ qui che la tecnologia di precisione per racchette e pignoni diventa una parte importante del sistema di movimento piuttosto che un semplice accessorio meccanico.

Dove si inserisce il cambio nell’automazione cartesiana

Il cambio è spesso scelto in base ai requisiti del motore servomotore e dell’asse motore.

Una scatola planetaria di precisione può fornire:

• Alta densità di coppia

• Dimensioni compatte

• Reazione bassa

• Alta efficienza di trasmissione

• Risposta servo stabile

I cambi ad angolo retto possono essere utili quando il motore deve essere posizionato perpendicolarmente al meccanismo azionato.

Per i costruttori di macchine, la scelta tra un riduttore planetario in linea, un riduttore di angolo retto o un’altra struttura di trasmissione dipende dallo spazio disponibile, dalla coppia richiesta, dalla velocità, dalla precisione di posizionamento e dall’architettura globale della macchina.

Verso sistemi di movimento più integrati

Man mano che le apparecchiature di automazione diventano più sofisticate, i singoli componenti di movimento vengono progettati sempre più come parte di un sistema completo.

Una macchina può combinare:

Servo Motor → Precision Gearbox → Rack & Pinion → Linear Axis

Oppure:

Dispositivo servomotore ad angolo retto rotante/lineare

Le prestazioni della macchina finale dipendono dal buon funzionamento di questi componenti.

Per questo motivo, i produttori di apparecchiature stanno prestando maggiore attenzione ai fornitori che comprendono sia il componente di trasmissione che la sua applicazione.

Quali attrezzature dovrebbero prendere in considerazione i costruttori

Quando si scelgono componenti di trasmissione per un sistema a struttura cartesiana, gli ingegneri dovrebbero guardare oltre il rapporto di riduzione nominale.

Tra i fattori importanti figurano:

1. Carico e accelerazione

Il cambio richiede una coppia di uscita sufficiente per i requisiti di carico statico e di accelerazione.

2. contraccolpo

Un basso effetto collaterale è particolarmente importante quando la macchina deve ripetutamente raggiungere una posizione precisa.

3. rigidità

Un sistema di trasmissione rigido contribuisce A ridurre i movimenti causati dalla variazione dei carichi e delle forze di accelerazione.

4. Distanza percorsa

Le applicazioni su assi lunghi richiedono un’attenta considerazione dell’accuratezza delle rastrellature, dell’allineamento e della struttura meccanica.

5. Compatibilità motore

Il cambio deve corrispondere al servomotore selezionato in termini di montaggio, coppia, regime e inerzia.

6. Ciclo operativo

Il funzionamento industriale continuo impone alla trasmissione esigenze diverse da quelle delle apparecchiature di laboratorio intermittenti.

Il passo successivo per l’automazione di precisione

I robot cartesiani ea gantry possono avere un’architettura meccanica relativamente semplice, ma le loro prestazioni dipendono ancora fortemente dalla qualità dei componenti di movimento sotto il sistema di controllo.

Mentre i produttori continuano ad automatizzare la movimentazione dei materiali, l’assemblaggio, l’ispezione e i processi di produzione, la relazione tra i dueServomotori, cambi di precisione, sistemi a cremagliera e componenti lineari di movimentoDiventerà sempre più importante.

Per i produttori di trasmissione ciò crea la possibilità di fornire più dei singoli componenti. La capacità di capire in che modo un cambio interagisce con il sistema di movimento completo può diventare utile tanto quanto il cambio stesso.

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