Karteesinen koordinaattigeometria on erinomainen menetelmä kolmiulotteisen avaruuden kartoittamiseen yksinkertaisessa, helposti ymmärrettävässä numeerisessa järjestelmässä. Kolmiulotteisen avaruuden karteesisessa järjestelmässä on kolme koordinaattiakselia, jotka ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden (ortogonaaliset akselit) ja kohtaavat origossa.

Näitä kolmea akselia kutsutaan yleensä x-akseliksi, y-akseliksi ja z-akseliksi. Mikä tahansa piste kolmiulotteisessa avaruudessa esitetään kolmella numerolla (x, y, z). X edustaa pisteen etäisyyttä origosta x-akselilla, y on etäisyys origosta y-akselilla ja z on etäisyys origosta z-akselilla.

Karteesiset (gantry) robotit

Mekatronisia robotteja, jotka käyttävät lineaarisia akseleita liikkumiseen, kutsutaan karteesisiksi roboteiksi, lineaariroboteiksi tai portaaliroboteiksi. Pukkirobotit näyttävät samanlaisilta kuin pukkinosturit ja toimivat samalla tavalla. Mutta portaalirobotit eivät rajoitu nosto- ja siirtotoimintoihin. Niillä voi olla mukautettuja toimintoja vaatimuksen mukaan.

Karteesisilla roboteilla on yläpuolinen rakenne, joka ohjaa liikettä vaakatasossa, ja robottikäsi, joka ohjaa liikettä pystysuunnassa. Ne voidaan suunnitella liikkumaan xy- tai xyz-akseleilla. Robottikäsivarsi asetetaan telineille ja sitä voidaan liikuttaa vaakatasossa. Robottikäsivarren päähän on kiinnitetty tehostin tai työstökone käyttötoiminnon mukaan.

Vaikka karteesisia robotteja ja portaalirobotteja käytetään vaihtokelpoisesti, portaaliroboteissa on yleensä kaksi x-akselia, kun taas karteesisia robotteja on vain yksi kahdesta/kolmesta akselista (kokoonpanon mukaan).

 

Miten ne toimivat?

Karteesiset robotit liikkuvat vain lineaarisen liikkeen kautta, yleensä servomoottorikäyttöjen kautta. Käytetyt lineaariset toimilaitteet voivat olla eri muodoissa sovelluksen mukaan. Käyttöjärjestelmä voi olla hihnakäyttöinen, kaapelikäyttöinen, ruuvikäyttöinen, pneumaattinen, hammastankokäyttöinen tai lineaarimoottorikäyttöinen. Jotkut valmistajat tarjoavat täysin valmiita karteesisia robotteja, jotka voidaan toteuttaa ilman muutoksia. Muut valmistajat tarjoavat erilaisia ​​komponentteja moduuleina, jolloin käyttäjä voi toteuttaa näiden moduulien yhdistelmän käyttötarkoituksensa mukaan.

Itse robottikäsivarret voidaan varustaa "näöllä" tai ne voivat olla "sokeita" toiminnassa. Ne voidaan kiinnittää valoantureisiin tai kameroihin tunnistamaan kohteet ennen toiminnon suorittamista. Esimerkiksi karteesisia robotteja voidaan käyttää laboratorioissa näytteiden poimimiseen ja siirtämiseen. Tietokoneavusteisen näön avulla voidaan tunnistaa koeputki, pipetit tai objektilasit, ja käsivarsi voi tarttua esineeseen kameran välittämien sijaintitietojen mukaan.

Karteesisten robottien etuna muihin robottijärjestelmiin, kuten kuusiakselisiin robotteihin, verrattuna on, että ne on erittäin helppo ohjelmoida. Yksi liikeohjain pystyy käsittelemään karteesisen robotin liikelogiikkaa. Roboteissa on vain lineaarista liikettä, mikä mahdollistaa helpon ohjauksen. Karteesisten robottien liikkeenohjaukseen ei tarvita monimutkaista PLC- ja mikrosirujen joukkoa. Sama attribuutti helpottaa robotin liikkeen ohjelmointia.

 

Ominaisuudet ja edut

Karteesisilla roboteilla on suurempi hyötykuorman kantokyky verrattuna vastaaviin kuusiakselisiin robotteihin. Tämä yhdistettynä lineaaristen robottien alhaisempiin kustannuksiin ja ohjelmoinnin helppouteen tekee niistä sopivia monenlaisiin teollisiin sovelluksiin. Pukkirobotit, jotka ovat pohjimmiltaan karteesisia robotteja tukevilla telineillä, voivat kuljettaa jopa suurempia hyötykuormia. Lineaaristen robottien liikealuetta voidaan laajentaa lisäämällä yhteensopivia moduuleja olemassa olevaan mekanismiin. Tämä Cartees-robottien modulaarisuus tekee niistä paljon monipuolisempia ja niillä on pidempi käyttöikä teollisessa ympäristössä.

Karteesiset robotit osoittavat myös korkeaa tarkkuutta ja tarkkuutta pyöriviin vastineisiinsa verrattuna. Tämä johtuu siitä, että niillä on vain lineaarista liikettä, eikä niitä tarvitse mukauttaa pyörivään liikkeeseen. Suorakulmaisten robottien toleranssit voivat olla mikrometrejä (μm), kun taas kuusiakselisten robottien toleranssit ovat yleensä millimetrejä (mm).

 

Sovellukset karteesisille roboteille

Monipuolisuus, alhaisemmat kustannukset ja ohjelmoinnin helppous tekevät karteesisista roboteista käyttökelpoisia moniin teollisiin sovelluksiin. Katsotaanpa joitain niistä.

• Valitse ja paikka:Robottikäsivarsi on varustettu jollakin näkölaitteella eri komponenttien tunnistamiseksi karusellista tai kuljetinhihnasta. Käsivarsi voi poimia nämä esineet ja lajitella ne eri roska-astioihin. Keräily ja lajittelu voidaan tehdä yhdellä robottikädellä.
• Siirto prosessista prosessiin:Tuotantolinjalla tulee olemaan tapauksia, joissa prosessissa olevat tavarat on siirrettävä paikasta toiseen. Se voidaan tehdä käyttämällä kaksivetoisia lineaarisia robotteja. Niitä voidaan käyttää näköjärjestelmien tai aikasynkronoinnin kanssa prosessin muusta osasta riippuen.
• Kokoamisjärjestelmä:Kun samoja vaiheita on toistettava kerta toisensa jälkeen tuotteen osien kokoamiseksi, voidaan käyttää lineaarisia robotteja tehtävien automatisointiin.
• Liimojen ja tiivistysaineiden käyttö:Monet tuotantoprosessit sisältävät liimojen tai tiivistysaineiden levittämistä osien väliin. Sitä käytetään suurten autojen valmistuksessa pienten elektronisten laitteiden tuotantoon. Liimoja ja tiivistysaineita tulee levittää erittäin tarkat määrät ja oikeaan paikkaan. Lineaarirobotin robottivarsi voidaan yhdistää erittäin tarkalla nesteannostelijalla ja liimat ja tiivisteet voidaan levittää suurella tarkkuudella.
• Kuormalavaus ja kuormalavojen poistaminen:Pakkaamisessa käytetään kuormalavoja tavaroiden kuljettamiseen helposti. Karteesisia robotteja voidaan käyttää automatisoimaan sekä tuotteiden asettamista lavoille että ottamista lavoilta.
• CNC-konetyökalut:Tietokoneen numeerisiin ohjauksiin perustuvilla koneilla luodaan tuotteita suunnitteluohjelmistossa tehtyjen suunnitelmien mukaan. CNC-koneissa käytetään laajalti lineaarisia robotteja, joissa on erilaisia ​​työkaluja, jotka on kiinnitetty robottikäsivarsiin.
• Tarkkuuspistehitsaus:Tietyissä valmistusprosesseissa tarvitaan erikoishitsausta. Lineaarirobotit, joissa on hitsausvarret, voivat saavuttaa tarkat hitsit työpinnan täsmällisissä kohdissa. Suuri toleranssi mikrometrien (μm) alueella on hyödyllinen tällaisissa sovelluksissa.

Lineaarisille roboteille on monia muita teollisia sovelluksia. Näitä ovat annosteluaineet, kokoajien ja testaajien peruskoneet, asennusyksiköt, pinoamislaitteet, tiivistysautomaatio, materiaalinkäsittely, varastointi ja nouto, leikkaus, kirjoitus ja lajittelu.