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Système de manipulation cartésien : Mouvement 2D et mouvement 3D

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Personnalisation et polyvalence

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Les systèmes de manutention cartésiens comme la cinématique en série ont des axes principaux pour les mouvements linéaires et des axes auxiliaires pour la rotation. Le système agit simultanément comme guide, support et entraînement et doit être intégré dans le système complet de l'application, quelle que soit la structure du système de manutention.

Positions de montage standard

Tous les systèmes de manutention cartésiens peuvent être installés dans n'importe quelle position dans l'espace. Cela permet d'adapter le système mécanique de manière optimale aux conditions d'application. Voici un aperçu des modèles les plus courants.

Bidimensionnels - Ces systèmes de manutention cartésiens sont divisés en deux catégories : les porte-à-faux et les portiques linéaires avec leur mouvement dans le plan vertical, et les portiques à surface plane avec leur mouvement dans le plan horizontal.

Un porte-à-faux 2D se compose d'un axe horizontal (Y) et d'un entraînement vertical (Z) monté à l'avant de celui-ci.

Un portique linéaire est un axe horizontal (Y) fixé aux deux extrémités, gauche et droite. Un axe vertical (Z) est monté sur un chariot entre les deux extrémités de l'axe. Les portiques linéaires sont généralement minces, avec un espace de travail vertical rectangulaire.

Un portique à surface plane est constitué de deux axes parallèles (X) reliés par un axe (Y) perpendiculaire à la direction du déplacement. Les portiques à surface plane peuvent couvrir un espace de travail beaucoup plus grand que les systèmes robotisés à cinématique delta ou SCARA avec leurs espaces de travail circulaires/en forme de rein.

En plus de la configuration conventionnelle avec des axes individuels, les portiques linéaires et les portiques à surface plane se présentent également sous la forme de systèmes complets avec une combinaison mécanique fixe avec une courroie crantée rotative comme composant d'entraînement. Grâce à leur faible charge utile, ils sont adaptés à des débits élevés (picks/min) avec une réponse dynamique correspondante.

Tridimensionnels - Ces systèmes de manutention cartésiens sont divisés en catégories de porte-à-faux et de portiques 3D avec des mouvements sur les deux plans.

Les porte-à-faux 3D sont deux axes (X) montés en parallèle plus un axe en porte-à-faux (Y) perpendiculaire à la direction du mouvement, avec un axe vertical (Z) monté à l'avant.

Les portiques 3D se composent de deux axes parallèles (X) reliés par un axe (Y) perpendiculaire à la direction du mouvement. Un axe vertical (Z) est monté sur cet axe perpendiculaire.

Note : Avec les portiques plans, linéaires et 3D, la force est appliquée entre les deux points d'appui des axes horizontaux. L'axe horizontal du porte-à-faux agit comme un levier en raison de la charge suspendue à son extrémité.

Programmation plus simple requise

Le degré de programmation requis dépend de la fonction : Si le système n'a besoin que de passer à des points individuels, une programmation PLC simple et rapide est suffisante.

Si un déplacement du chemin est nécessaire, par exemple lors de l'application de colle, la commande PLC n'est plus suffisante. Dans de tels cas, la programmation conventionnelle d'un robot est également nécessaire pour les systèmes de manipulation cartésiens. Cependant, l'environnement de commande des systèmes de manutention cartésiens offre un large éventail d'alternatives possibles par rapport aux robots conventionnels. Alors que les robots conventionnels nécessitent toujours l'utilisation du système de contrôle spécifique du fabricant, n'importe quel automate programmable peut être utilisé pour les systèmes de manipulation cartésiens, dans la version avec la meilleure gamme de fonctions pour les exigences et la complexité de l'application. Cela signifie que les spécifications du client peuvent être respectées et qu'une plate-forme de contrôle uniforme peut être mise en œuvre, y compris un langage de programmation et une structure de programme uniformes.

Avec les robots conventionnels, une programmation complexe est souvent nécessaire. Par conséquent, beaucoup de travail est nécessaire pour utiliser des systèmes à 4 ou 6 axes pour des tâches mécaniques. Par exemple, les 6 axes doivent toujours être déplacés en même temps pour le déplacement en ligne droite. Il est également difficile et chronophage de programmer "bras droit à bras gauche" dans les applications robotiques conventionnelles. Les systèmes de manutention cartésiens offrent ici d'excellentes alternatives.

L'efficacité énergétique est élevée

Les bases d'une manutention économe en énergie sont jetées dès le choix du système. Si l'application nécessite de longs temps d'arrêt dans certaines positions, tous les axes des robots conventionnels sont soumis à un contrôle en boucle fermée et doivent continuellement compenser la force du poids.

Dans les systèmes de manutention cartésiens, seul l'axe Z vertical doit appliquer la force en continu. Cette force est nécessaire pour maintenir la charge effective dans la position désirée contre la force gravitationnelle. Ceci peut être réalisé de manière très efficace en utilisant des entraînements pneumatiques, car ceux-ci ne consomment pas d'énergie dans leurs phases de maintien. Un autre avantage des axes Z pneumatiques est leur faible poids propre, ce qui permet d'utiliser des dimensions plus petites pour les composants mécaniques des axes X et Y et leur moteur électrique. La réduction de la charge utile entraîne une réduction de la consommation d'énergie.

Les points forts typiques des axes électriques sont mis en évidence, en particulier dans le cas de longues trajectoires et de cadences élevées. Par conséquent, ils sont souvent une alternative très efficace pour les axes X et Y.

Conclusion

Dans de nombreux cas, il est plus efficace et économique d'utiliser des systèmes de manutention cartésiens plutôt que des systèmes robotisés conventionnels. Pour une large gamme d'applications, il est possible de concevoir un système de manutention cartésien idéal parce que :

- Les systèmes sont configurés en fonction des exigences de l'application en termes de trajectoires optimales et de réponse dynamique, et sont adaptés à la charge.

- Leur structure mécanique les rend faciles à programmer : par exemple, un seul axe doit être activé pour les mouvements verticaux.

- Leur adaptation mécanique optimale les rend économes en énergie, par exemple en coupant l'alimentation en énergie au repos.

- Les systèmes de manutention cartésiens sont optimisés pour l'application.

- Les composants standard, produits en série, permettent aux systèmes de manutention cartésiens d'être une alternative économique aux robots industriels conventionnels.

Et pour finir, et non des moindres : Avec les systèmes de manipulation cartésiens, la cinématique est définie par l'application et ses périphériques, et non l'inverse.