Portal, wspornik czy ruchome ramię? Jak dobrać system wieloosiowy
Wieloosiowy system liniowy (często nazywany robotem kartezjańskim) łączy dwa lub trzy moduły liniowe w jednostkę XY lub XYZ. Same osie są ważne, ale o sztywności, przestrzeni roboczej, dostępności i kosztach decyduje konstrukcja, która je łączy. Ten poradnik porównuje trzy typowe konstrukcje – portal, wspornik i ruchome ramię – i wyjaśnia, jak wybrać właściwą.
Krótka odpowiedź
- Portal (gantry): oś Y jest podparta na obu końcach przez dwie równoległe osie X. Wybór dla dużych przestrzeni roboczych, długich skoków, większych obciążeń i najwyższej sztywności.
- Wspornik (cantilever): oś Y jest niesiona przez jedną oś X i wysunięta jednostronnie. Wybór dla kompaktowych gniazd, swobodnego dostępu z trzech stron i średnich obciążeń.
- Ruchome ramię: samo ramię przesuwa się poprzecznie względem osi bazowej, a oś pionowa porusza się jako kolumna. Wybór, gdy narzędzie musi sięgać z jednej strony do maszyny lub przyrządu, a podstawa ma pozostać na zewnątrz.
Systemy portalowe
Ponieważ belka poprzeczna opiera się na dwóch osiach bazowych, ugięcia i drgania pozostają małe nawet przy długich skokach Y i ciężkich narzędziach. Portale to standardowe rozwiązanie do dozowania, paletyzacji, manipulacji dużymi elementami i załadunku obrabiarek.
- Portal ze śrubą kulową – np. MX-GT3-BS-01: skok X 100–1250 mm, powtarzalność ±0,01 mm na wszystkich osiach, do 1000 mm/s.
- Długoskokowy portal hybrydowy – np. MX-GT3-HB-02: oś bazowa z paskiem zębatym, skok 600–3050 mm i 2000 mm/s, w połączeniu z osiami Y i Z ze śrubą kulową.
- Portal synchroniczny z podwójną osią X – np. MX-DX2-HB-01: obie osie X są napędzane synchronicznie, dzięki czemu belka zachowuje prostopadłość także przy dużych przyspieszeniach.
Na co zwrócić uwagę: portal zajmuje więcej miejsca, obie osie X muszą być ustawione na płaskiej, równoległej konstrukcji wsporczej, a przy dwóch silnikach X napędy wymagają synchronizacji (elektroniczna funkcja gantry lub mechaniczny wał łączący).
Systemy wspornikowe
System wspornikowy potrzebuje tylko jednej osi bazowej, dlatego jest bardziej kompaktowy i zwykle tańszy. Przestrzeń robocza pozostaje dostępna z trzech stron, co ułatwia ręczny załadunek, integrację przenośników i serwis.
- MX-CT3-BS-01: X 100–1250 mm, Y 100–650 mm, Z 100–500 mm, powtarzalność ±0,01 mm, udźwig do 12 kg.
- MX-CT3-IB-01: moduły ze zintegrowaną prowadnicą do bardzo kompaktowych jednostek XYZ, skok 50–1100 mm, 500 mm/s.
Ograniczeniem jest wysięg: im dalej wysuwa się oś Y i im cięższy ładunek na jej końcu, tym większy moment zginający na osi bazowej i ugięcie przy narzędziu. Przy długich skokach Y lub ciężkich chwytakach portal jest zwykle bezpieczniejszym wyborem.
Systemy z ruchomym ramieniem
W systemie z ruchomym ramieniem cały moduł ramienia przesuwa się teleskopowo względem osi bazowej, a oś Z jest wykonana jako ruchoma kolumna. Narzędzie może dzięki temu sięgać do prasy, przyrządu testowego lub otworu maszyny, podczas gdy podstawa i większość konstrukcji pozostają na zewnątrz. Przykład: MX-MA3-BS-01 ze śrubą kulową na osiach X, Y i Z oraz powtarzalnością ±0,01 mm.
Zasięg kosztuje udźwig: w MX-MA3-BS-01 dopuszczalny udźwig spada z 8 kg przy skoku Y 100 mm do 2 kg przy 500 mm. Systemy z ruchomym ramieniem nadają się więc do lekkich narzędzi i umiarkowanych prędkości; zawsze dobieraj je według tabeli udźwigu dla wybranego skoku.
Porównanie
| Portal | Wspornik | Ruchome ramię | |
|---|---|---|---|
| Sztywność | Najwyższa | Średnia, zależna od wysięgu | Średnia, zależna od zasięgu |
| Przestrzeń robocza | Duża, długie skoki | Mała do średniej | Mała do średniej |
| Dostęp do przestrzeni roboczej | Od czoła | Z trzech stron | Narzędzie wchodzi z jednej strony |
| Zajmowane miejsce | Największe | Kompaktowe | Kompaktowe, podstawa poza przestrzenią roboczą |
| Typowe zadania | Dozowanie, paletyzacja, załadunek maszyn, duże formaty | Pick-and-place, testowanie, wkręcanie, kompaktowe gniazda montażowe | Załadunek pras, przyrządów testowych i maszyn |
Lista kontrolna doboru
- Przestrzeń robocza – wymagane skoki X, Y i Z oraz zapas bezpieczeństwa na końcach.
- Obciążenie i środek ciężkości – masa chwytaka, narzędzia i detalu oraz ich odległość od osi (z tego wynikają momenty decydujące o wyborze między wspornikiem a portalem).
- Dokładność – ±0,01 mm wymaga osi ze śrubą kulową; przy ±0,04 mm oś bazowa z paskiem pozwala na dłuższe skoki i wyższą prędkość.
- Czas cyklu – drogi przejazdu, przyspieszenia i czasy postoju w cyklu.
- Dostęp i integracja – skąd detale wchodzą i wychodzą, gdzie są operatorzy i przenośniki, jak prowadzone są przewody i węże (łańcuchy energetyczne).
- Oś pionowa – oś Z ze śrubą kulową i silnikiem z hamulcem bezpiecznie utrzymuje ładunek po zaniku zasilania.
- Konstrukcja wsporcza – portal wymaga dwóch wyrównanych, równoległych powierzchni oparcia.
Rodzaj napędu poszczególnych osi omawiamy w poradniku Śruba kulowa czy pasek zębaty.
Najczęstsze pytania
Czym różni się robot kartezjański od robota portalowego?
Robot kartezjański to każdy układ osi liniowych ustawionych pod kątem prostym (X, Y, Z). Robot portalowy to jedna z jego odmian, w której oś Y jest podparta na obu końcach. Systemy wspornikowe i z ruchomym ramieniem również są robotami kartezjańskimi.
Czy system wspornikowy może być tak dokładny jak portal?
Powtarzalność osi jest taka sama (np. ±0,01 mm przy osiach ze śrubą kulową). Różnica polega na ugięciu pod obciążeniem: przy dużym wysięgu lub ciężkim narzędziu pozycja narzędzia zmienia się bardziej niż w portalu.
Czy osie można dowolnie łączyć?
Tak. Wiele systemów wykorzystuje oś bazową z paskiem do długich i szybkich przejazdów oraz osie Y i Z ze śrubą kulową tam, gdzie liczy się dokładność i siła trzymania.
Planujesz system wieloosiowy?
Prześlij nam skoki, obciążenie, wymaganą dokładność, czas cyklu i szkic gniazda – zaproponujemy konstrukcję i prześlemy rysunek do weryfikacji. Skontaktuj się z nami lub zobacz wszystkie systemy wieloosiowe.
