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#Produkttrends
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Tipps zur Auswahl vorgefertigter kartesischer Roboter
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In 3 Schritten zum Design Ihres Linearpositionierungssystems
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Kartesische Roboter arbeiten in zwei oder drei Achsen entlang des kartesischen Koordinatensystems von X, Y und Z. Während SCARA- und 6-Achs-Roboter allgemein anerkannt sind, finden sich kartesische Systeme in fast jeder denkbaren industriellen Anwendung, von der Halbleiterfertigung bis hin zu Holzbearbeitungsmaschinen. Kein Wunder, dass die Kartesier so weit verbreitet sind. Sie sind in scheinbar grenzenlosen Konfigurationen erhältlich und lassen sich leicht an die genauen Anwendungsparameter anpassen.
Während kartesische Roboter traditionell von Integratoren und Endanwendern im eigenen Haus entwickelt und gebaut wurden, bieten die meisten Hersteller von Linearstellgliedern heute vorgefertigte kartesische Roboter an, die die Engineering-, Montage- und Inbetriebnahmezeit im Vergleich zum Bau eines Systems von Grund auf reduzieren. Bei der Auswahl eines vorgefertigten kartesischen Roboters sind drei Dinge zu beachten, damit Sie das am besten geeignete System für Ihre Anwendung erhalten.
【Orientation】
Die Orientierung wird oft von der Anwendung bestimmt, wobei ein wichtiger Faktor ist, ob die Teile von oben oder unten gehandhabt werden müssen oder der Prozess stattfinden muss. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass das System andere stationäre oder bewegliche Teile nicht stört und keine Sicherheitsrisiken darstellt. Glücklicherweise sind kartesische Roboter in vielen verschiedenen X-Y- und X-Y-Z-Konfigurationen erhältlich, um Anwendungs- und Platzbeschränkungen zu erfüllen. Innerhalb der standardmäßigen mehrachsigen Ausrichtungen gibt es auch die Möglichkeit, die Stellglieder senkrecht oder seitlich zu montieren. Diese Designwahl wird in der Regel im Hinblick auf die Steifigkeit getroffen, da einige Stellglieder (insbesondere solche mit doppelten Führungsschienen) eine höhere Steifigkeit aufweisen, wenn sie an den Seiten montiert werden.
Für die äußerste Achse (Y in einer X-Y-Konfiguration oder Z in einer X-Y-Z-Konfiguration) hat der Konstrukteur die Wahl, ob die Basis bei Bewegung des Schlittens oder der Schlitten bei Bewegung des Schlittens fixiert wird. Der Hauptgrund für die Befestigung des Schlittens und die Bewegung der Basis ist die Störung. Wenn das Stellglied in einen Arbeitsbereich ragt und sich aus dem Weg bewegen muss, während sich andere Systeme oder Prozesse bewegen, dann ermöglicht die Bewegung der Basis, dass ein erheblicher Teil des Stellglieds eingefahren und der Raum verlassen werden kann. Sie erhöht jedoch die bewegte Masse und Trägheit, so dass dies bei der Auslegung von Getrieben und Motoren berücksichtigt werden sollte. Und das Kabelmanagement muss so gestaltet sein, dass es sich mit der Achse bewegen kann, da sich der Motor bewegt. Vorgefertigte Systeme berücksichtigen diese Aspekte und stellen sicher, dass alle Komponenten für die genaue Ausrichtung und Auslegung des kartesischen Systems richtig ausgelegt und dimensioniert sind.
【Load, stroke und speed】
Diese drei Anwendungsparameter sind die Grundlage für die Auswahl der meisten kartesischen Roboter. Eine Anwendung erfordert, dass eine bestimmte Last innerhalb einer bestimmten Zeit um eine bestimmte Strecke bewegt wird. Aber sie sind auch voneinander abhängig - mit zunehmender Last wird die maximale Geschwindigkeit irgendwann abnehmen. Und der Hub wird durch die Last begrenzt, wenn das äußerste Stellglied auskragend ist, oder durch die Geschwindigkeit, wenn das Stellglied mit einem Kugelgewindetrieb angetrieben ist. Dies macht die Dimensionierung eines kartesischen Systems zu einem sehr komplexen Unterfangen.
Um die Konstruktions- und Dimensionierungsaufgaben zu vereinfachen, stellen kartesische Roboterhersteller typischerweise Diagramme oder Tabellen zur Verfügung, die die maximale Last und Geschwindigkeit für bestimmte Hublängen und Ausrichtungen bereitstellen. Einige Hersteller geben jedoch maximale Tragfähigkeiten, Hub und Geschwindigkeit an, die unabhängig voneinander sind. Es ist wichtig zu verstehen, ob sich die veröffentlichten Spezifikationen gegenseitig ausschließen oder ob die maximalen Last-, Geschwindigkeits- und Hubangaben gemeinsam erreicht werden können.
【Precision und accuracy】
Linearantriebe sind die Grundlage für die Präzision und Genauigkeit eines kartesischen Roboters. Die Art des Stellglieds - ob es nun eine Aluminium- oder Stahlbasis hat und ob der Antriebsmechanismus ein Riemen, eine Schraube, ein Linearmotor oder eine Pneumatik ist - ist die wichtigste Determinante für die Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Die Art und Weise, wie die Stellglieder montiert und befestigt werden, hat aber auch Auswirkungen auf die Verfahrgenauigkeit des Roboters. Ein kartesischer Roboter, der präzise ausgerichtet und während der Montage festgesteckt wird, hat in der Regel eine höhere Verfahrgenauigkeit als ein System, das nicht festgesteckt ist, und ist besser in der Lage, diese Genauigkeit über seine Lebensdauer aufrechtzuerhalten.
In jedem Mehrachssystem sind die Verbindungen zwischen den Achsen nicht vollkommen starr, und zahlreiche Variablen beeinflussen das Verhalten jeder Achse. Dies macht es schwierig, die Verfahrgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit mathematisch zu berechnen oder zu modellieren. Die beste Option, um sicherzustellen, dass ein kartesisches System die erforderliche Verfahrgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit erreicht, ist die Suche nach Systemen, die vom Hersteller mit ähnlichen Lasten, Hüben und Geschwindigkeiten getestet wurden. Die meisten kartesischen Roboterhersteller erkennen dies als ein zentrales Anliegen der Anwender an und haben ihre Systeme getestet, um "reale" Daten über die Leistung in verschiedenen Anwendungen zu liefern.
Vorgefertigte kartesische Roboter bieten erhebliche Einsparungen gegenüber Robotern, die im eigenen Haus konstruiert und montiert werden. Die Zeit, die für die Dimensionierung, Auswahl, Bestellung, Montage, Inbetriebnahme und Fehlerbehebung eines mehrachsigen Systems benötigt wird, kann Hunderte von Stunden betragen, und vorgefertigte Systeme reduzieren dies auf nur wenige Stunden Auswahl- und Inbetriebnahmezeit. Und die Vielfalt an Konfigurationen, Führungsarten und Antriebstechnologien, die in den Standardangeboten der Hersteller verfügbar sind, bedeutet, dass Konstrukteure und Ingenieure keine Kompromisse bei der Leistung eingehen müssen oder für mehr Leistung bezahlen müssen, als die Anwendung erfordert.