Мехатроника в действии. Компактный портальный манипулятор EXCM

Что же представляет собой EXCM — портальный манипулятор или двухкоординатный привод? С одной стороны, это готовый к установке манипулятор, способный перемещать каретку в двух координатах, а с другой — двухкоординатный привод, поскольку интерфейсы его управления и способы задачи точек на позиционирование полностью повторяют возможности линейных и поворотных приводов Festo, с одной лишь разницей, что позиционирование происходит по двум координатам сразу.

Варианты исполнения

EXCM представлен в двух вариантах: EXCM-10 с направляющими скольжения и единым алюминиевым основанием (рис. 1) и EXCM-30, с шариковыми направляющими и портальной конструкцией в чистом виде (рис. 2). Технические характеристики устройств приведены в таблице.

Таблица. Технические характеристики Н-порталов

Параметры	EXCM-10	EXCM-30
Ход по оси X, мм	150, 260, 300, 360, 460, 700	100, 150, 200, 300, 400, 500 (по запросу 90…700)
Ход по оси Y, мм	110	110, 160, 210, 260, 310, 360
Макс. рабочая нагрузка, кг	0,5	3
Макс. скорость, м/с	0,3	0,5 (опционально с серводвигателем переменного тока — 1)
Максимальное ускорение, м/с2	3	10
Точность повторения, мм	± 0,1	± 0,05
Точность позиционирования, мм	± 0,5 абсолютная

Н-портал EXCM-10 имеет фиксированную ширину и, соответственно, фиксированный ход по оси Y — 110 мм. По оси X для этого типоразмера возможно выбрать шесть фиксированных вариантов хода — от 150 до 700 мм. Устройство поставляется с полностью интегрированной системой управления и двигателями, закрепленными сразу на корпусе.

Н-портал EXCM-30 имеет больше гибкости при выборе размера рабочего поля. По оси Y возможно выбрать шесть фиксированных вариантов хода — от 110 до 360 мм, а по оси X возможно выбрать произвольное значение от 90 до 700 мм (см. табл.). Устройство является модульным продуктом, который также стандартно комплектуется установленными двигателями и отдельно стоящим контроллером, но его можно сконфигурировать более гибко.

 

Принцип действия и конструкция

Н-портал EXCM построен по принципу параллельной кинематики, т. е. к выходному звену походит не одна, а несколько кинематических связей. В случае с Н-порталом (рис. 3) данный принцип реализуется следующим образом: неподвижные двигатели передают крутящий момент на приводные шкивы, которые работают на один зубчатый ремень. Зубчатый ремень проходит по периметру портала, огибая букву «Н» (отсюда и название H-портал). С одной стороны ремень зафиксирован на каретке, а с другой проходит свободно. Таким образом, управляя взаимосвязанно вращением двигателей, можно получать свободное позиционирование в рамках рабочего поля (задавать можно позиции, направление перемещения, скорости, ускорения, а при наличии более интеллектуального контроллера — и траектории движения). Уменьшение подвижной массы (на портальной балке нет двигателей и сопутствующих элементов), а также использование сразу двух двигателей для перемещения позволяет повысить динамику.

Конструкция манипулятора включает:

• алюминиевое основание;
• линейные направляющие;
• зубчатый ремень;
• приводные и неприводные шкивы;
• дополнительные ролики (расположены на подвижной портальной балке);
• шаговые двигатели.

Также неотъемлемой частью манипулятора является специализированный контроллер EXCM.

 

Контроллер EXCM

Контроллер двигателей EXCM (рис. 4) — это контроллер для управления сразу двумя шаговыми двигателями для EXCM-10 или EXCM-30. Благодаря встроенным в двигатели энкодерам, датчикам тока и специальному алгоритму удается управлять шаговыми двигателями так же, как серводвигателями. Контроллер EXCM — это также контроллер позиционирования по двум осям XY. Он имеет следующие функции: преобразование координат, линейная интерполяция, управление положением и скоростью. С помощью этого специализированного контроллера можно осуществлять управление позиционированием как прямое, так и из таблицы позиций, которая находится прямо в памяти контроллера. Встроенные сетевые интерфейсы (Ethernet и CANopen) позволяют осуществлять удаленное управление и диагностику манипулятором, а наличие простого интерфейса управления позиционированием через логические входы/выходы позволяет интегрировать EXCM даже в самые простые системы с управлением от любого ПЛК.

Ввод в эксплуатацию

Ввод в эксплуатацию манипулятора EXCM происходит с помощью стандартного бесплатного программного обеспечения FCT (Festo Configuration Tool), которое предназначено для параметризации всех типов электроприводов Festo. Настройка манипулятора, после установки соответствующего Plug-in, сводится к трем шагам: выбор параметров механики (типоразмер, ход), выбор интерфейса управления (Ethernet, CANopen, входы/выходы) и выбор нулевой точки. Дальше можно осуществлять позиционирование — манипулятор готов к работе.

Применение

Основными применениями портальных манипуляторов EXCM являются процессы автоматизации аналитической деятельности и сборки/тестирования мелких объектов (рис. 5–8).

* * *

Принцип параллельной кинематики позволяет сократить подвижные массы и оптимизировать габаритные и установочные размеры, вследствие чего рабочее пространство используется более оптимально, повышается производительность оборудования и оптимизируется энергопотребление.

Специализированный контроллер со встроенными Ethernet и CANopen, а также логическим интерфейсом управления позволяет легко и быстро интегрировать манипулятор EXCM в любую производственную систему, а наличие простого программного обеспечения с предварительной параметризацией позволяет оперативно ввести в строй EXCM.

Н-портал EXCM представляет собой надежное, готовое к использованию решение. Как и все продукты Festo, EXCM прошел тщательные ресурсные испытания.

ООО «ФЕСТО-РФ»

+7 (495) 737-34-87

sales@festo.ru