يمكن لعمليات التصنيع والتعبئة باستخدام عمليات معالجة المواد أو الأجزاء اليدوية أن تجني فوائد فورية من الأتمتة باستخدام الروبوتات الديكارتية طويلة السفر التي تتمتع بأدوات نهاية الذراع المخصصة (EoAT) وقدرات الاستشعار المتقدمة. يمكن لهذه الروبوتات دعم مجموعة متنوعة من الآلات لأداء مهام يدوية مثل العناية بالآلة أو نقل الأجزاء قيد التشغيل.

تتكون الروبوتات الديكارتية من مرحلتين أو أكثر من مرحلتي تحديد المواقع الخطية المنسقة … لذلك قد لا يكون أول ما يتبادر إلى الذهن إذا كان مهندس التصميم جديدًا في مجال الأتمتة. ويساوي العديد من الروبوتات مع الروبوتات ذات الأذرع المفصلية سداسية المحاور التي تطبقها الصناعة بشكل متزايد على أرضيات المصانع. حتى مهندسي الأتمتة ذوي الخبرة قد يمنحون الروبوتات الديكارتية اهتمامًا قصيرًا ... مع تركيز الاهتمام على النماذج ذات المحاور الستة. ومع ذلك، فإن تجاهل فوائد النظام الديكارتي طويل السفر يمكن أن يكون خطأً مكلفًا - خاصة في التطبيقات التي تتطلب من الروبوت القيام بما يلي:

1. رعاية آلات متعددة

2. الوصول إلى أطوال طويلة

3. إجراء عمليات بسيطة ومتكررة.

المشكلة مع الروبوتات ذات المحاور الستة

لسبب وجيه، تحتل الروبوتات ذات الأذرع المفصلية مكانة بارزة في عدد لا يحصى من مرافق التصنيع والتعبئة الآلية... وخاصة في تجميع الإلكترونيات والصناعة الطبية. عندما يكون حجم هذه الأذرع الآلية مناسبًا، يمكنها التعامل مع الحمولات الكبيرة مع المرونة اللازمة لأداء العديد من المهام الآلية المختلفة التي تتطلبها البرمجة (وتكملها تغييرات في الأدوات في نهاية الذراع). لكن الروبوتات ذات المحاور الستة يمكن أن تكون باهظة الثمن وتتطلب كثافة روبوتية عالية. يشير المصطلح الأخير إلى أن المنشأة ستحتاج على الأرجح إلى روبوت منفصل لكل آلة أو اثنتين من آلات التعبئة والتغليف. بالطبع، توجد روبوتات سداسية المحاور أكبر وأكثر تكلفة يمكنها خدمة أكثر من آلتين، ولكن حتى هذه الحلول تعتبر دون المستوى الأمثل لأنها تجبر مهندسي المصانع على وضع الآلات حول روبوت واحد كبير جدًا. تتطلب الروبوتات ذات الأذرع المفصلية أيضًا حراسة السلامة؛ تستهلك مساحة أرضية قيمة؛ والبرمجة والصيانة من قبل الموظفين المهرة.

حالة الأنظمة الخطية الديكارتية طويلة السفر

تتفوق الروبوتات الديكارتية في الأداء على الخيارات الروبوتية سداسية المحاور إلى حد كبير لأنها تقلل من كثافة الروبوت المطلوبة. بعد كل شيء، يمكن لروبوت نقل ديكارتي واحد طويل السفر أن يعتني بآلات متعددة دون الحاجة إلى إعادة ترتيب الآلات حول الروبوت.

إن روبوتات النقل المثبتة فوق الآلات لا تستهلك أي مساحة أرضية... وهذا بدوره يقلل من متطلبات حراسة السلامة أيضًا. بالإضافة إلى أن الروبوتات الديكارتية تتطلب القليل من البرمجة والصيانة بعد الإعداد الأولي.

أحد التحذيرات هو أن قدرات أنظمة الروبوتات الديكارتية تختلف بشكل كبير. في الواقع، إذا بحث المهندسون عن الروبوتات الديكارتية عبر الإنترنت، فسوف يجدون العديد من الأنظمة الأصغر حجمًا المُحسّنة لعمليات الانتقاء والمكان في آلات الإنتاج أو التجميع. هذه هي في الأساس مراحل خطية مدمجة في الحلول الديكارتية الجاهزة - وهي تختلف تمامًا عن روبوتات النقل المفيدة في العمليات الأكبر وتحتاج إلى تلبية المعلمات التالية.

الرحلات الطويلة:يجب أن يصل طول أي روبوت يتم شراؤه لتشغيل عدة آلات كبيرة إلى 50 قدمًا أو أكثر.

أدوات النقل المتعددة والأدوات المخصصة لنهاية الذراع:تكون روبوتات النقل الطويلة فعالة إلى أقصى حد عندما يتم تزويدها بعربات متعددة تعمل بشكل مستقل للسفر حول المحور الرئيسي ... مما يسمح للروبوت الديكارتي المعين بالقدرة على القيام بعمل الكثيرين. إن تضخيم هذه الإنتاجية هو أدوات مصممة خصيصًا للتعامل مع البضائع بشكل أكثر فعالية من أدوات EoAT الجاهزة مثل المكنسة الكهربائية أو مقابض الأصابع. في كثير من الحالات، يمكن لـ EoAT المخصص أيضًا تبسيط تصميمات أنظمة مناولة المواد التي تعمل جنبًا إلى جنب مع الروبوت الديكارتي.

بنية التحكم المبسطة:تتجنب بعض الروبوتات الديكارتية الأحدث بنيات التحكم التقليدية القائمة على محركات ومحركات ووحدات تحكم منفصلة للمحركات المؤازرة المدمجة (المكتملة بمحركات مؤازرة) لإلغاء الحاجة إلى خزانة تحكم. ربما لا تزال تطبيقات الروبوتات الديكارتية الأكثر تعقيدًا تتطلب بنية تقليدية... لكن المحركات المؤازرة المدمجة تتعامل ببراعة مع متطلبات التحكم في الحركة من نقطة إلى نقطة لمعظم الروبوتات الديكارتية. عندما يتمكن مهندس التصميم من استخدام محركات مؤازرة متكاملة، فإن هذا الأخير يمكن أن يساعد في تعظيم ميزة التكلفة للأتمتة القائمة على الديكارتية.

الاستخدام الانتقائي:ونظرًا لأن الروبوتات الديكارتية يتم تركيبها فوق الآلات التي تعتني بها أو خلفها، فإنها تسمح أيضًا للمستخدمين بتشغيل الآلات يدويًا عند الحاجة - على سبيل المثال، لفترة قصيرة بحجم خاص. يعد هذا الاستخدام الانتقائي صعبًا مع الروبوتات ذات المحاور الستة المثبتة على الأرض والتي يمكنها منع الوصول إلى الآلات.

مثال محدد للروبوت الديكارتي

تقدم بعض الروبوتات الديكارتية ضربات تتجاوز 50 قدمًا حتى أثناء توصيل سرعات تصل إلى 4 م / ثانية. قد تشتمل العربات القياسية على تقنية الدفع المزدوج الحزام؛ تحتوي بعض العربات الأخرى على حزام محرك علوي يلتف بشكل مستمر بالداخل. هذا الأخير يمنع ترهل الحزام في الترتيبات المقلوبة أو الكابولية ويسمح لعدة عربات مستقلة بالعمل بشكل متزامن على المحور.

تعمل الأحزمة الطويلة على تعقيد تصميم الروبوت الديكارتي، لأنها تقلل من صلابة مجموعة الحركة (مما يؤدي بدوره إلى انخفاض الأداء). وذلك لأن الحفاظ على قيمة شد معينة على الأحزمة الطويلة يمثل تحديًا... و(مما يزيد الأمور سوءًا) أن شد الحزام غير متماثل ومتغير. تجعل هذه المشكلة أحزمة إعادة التدوير الطويلة خيارًا ضعيف الأداء وصعبًا ومكلفًا لتحديد المواقع بدقة.

في المقابل، تحافظ المراحل الخطية للمحرك المتحرك على أطوال الحزام قصيرة ومشدودة وموجودة داخل الحامل حتى تتمكن من الاستجابة لعناصر التحكم المستنيرة بواسطة التشفير. يتم الحفاظ على الدقة بغض النظر عن طول نظام النقل الديكارتي... سواء كان 4 م أو 40 م.

مثال تطبيقي في صناعة التعبئة والتغليف

تعمل وحدات النقل الروبوتية الديكارتية طويلة السفر في تطبيقات التغذية والتعبئة في الكرتون وتشكيل الصينية ويمكنها التعامل مع عمليات التحميل والتفريغ.

ضع في اعتبارك تغليف المنتجات. في تطبيق حديث لشركة تعبئة زراعية في سنترال فالي بكاليفورنيا، قامت إحدى الشركات المصنعة بتوفير روبوتات نقل طويلة السفر لتتكامل بسلاسة مع نظام تشكيل صينية IPAK الحالي. يعتني كل روبوت بما يصل إلى أربع آلات في المرة الواحدة، ويملأها بألواح مكدسة من الورق المقوى المموج. تعتمد الروبوتات العملاقة ثلاثية المحاور على مراحل محرك مؤازر خطي للخدمة الشاقة يحركها الحزام لأطوال سفر غير محدودة، وعربات متحركة بشكل مستقل، والقدرة على تركيب المسرح في أي اتجاه. يمتد أطول محور في أحد هذه الروبوتات فوق ضفة صانعي الصواني بضربة تتجاوز 50 قدمًا.

لتوصيل صفائح من الورق المقوى المموج إلى آلات تشكيل الصينية الأربع، يقوم الروبوت أولاً باختيار حمولة من الورق المقوى من رصيف مصمم خصيصًا يحتوي على منصات من الورق المقوى المموج. يقوم الروبوت بعد ذلك بتسليم حمولة من الورق المقوى إلى كل صينية سابقة التجهيز. بفضل سرعته (التي تصل إلى 4 م/ثانية)، يمكن للروبوت أن يسرع بسهولة صانعي الأدراج الأربعة - حتى عند إخراج يصل إلى 35 صينية في الدقيقة.

تستخدم حراسة السلامة بوابات منزلقة علوية وأجهزة استشعار ترتفع من الآلات المخصصة لتسييج الروبوت حسب الحاجة للحصول على حل أقل تكلفة من حل الروبوتات ذات المحاور الستة المثبتة على الأرض.

يتضمن هذا النظام أيضًا جميع عناصر التحكم وEoAT المخصصة القادرة على العمل مع أكوام من الصفائح المموجة التي تختلف بشكل غير متوقع في الطول والوزن. يمكن للأدوات التعامل مع الحمولات التي يصل وزنها إلى 50 كجم. يريح هذا الحل المشغلين الذين اضطروا في السابق إلى رفع حزم الورق المقوى من المنصات والانحناء لوضعها في آلات التشكيل. لقد أدت أتمتة هذه المهام إلى تحرير الموظفين للتركيز على عمل أقل شاقة. تعد روبوتات النقل الكبيرة مجرد مثال واحد لما هو ممكن مع أنظمة الروبوت الديكارتية في إعدادات التعبئة والتغليف. كما قام بعض الموردين أيضًا بتطوير أنظمة إزالة المنصات وتفريغها استنادًا إلى الأساليب الديكارتية المماثلة. تستخدم جميع هذه الروبوتات ثلاث مراحل خطية مزودة بأجهزة استشعار وأدوات تحكم وأدوات نهاية الذراع لتحقيق أقصى قدر من الفعالية والكفاءة في أتمتة التغليف.