मैनुअल तरीके से सामग्री या पुर्जों को संभालने वाले विनिर्माण और पैकेजिंग कार्यों में, कस्टम एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग (ईओएटी) और उन्नत संवेदन क्षमताओं वाले लंबी दूरी तक गति करने वाले कार्टेशियन रोबोटों के स्वचालन से तत्काल लाभ प्राप्त किया जा सकता है। ये रोबोट विभिन्न मशीनों को सहायता प्रदान कर सकते हैं और मशीन की देखरेख या प्रक्रियाधीन पुर्जों को स्थानांतरित करने जैसे मैनुअल कार्यों को पूरा कर सकते हैं।

कार्टेशियन रोबोट में दो या दो से अधिक समन्वित रैखिक स्थिति निर्धारण चरण होते हैं... इसलिए यदि कोई डिज़ाइन इंजीनियर स्वचालन के क्षेत्र में नया है, तो शायद यह पहली चीज़ न हो जो उसके दिमाग में आए। कई लोग रोबोट को छह-अक्षीय आर्टिकुलेटेड-आर्म रोबोटिक्स के समान मानते हैं, जिसका उपयोग उद्योग कारखानों में तेजी से कर रहा है। यहां तक ​​कि अनुभवी स्वचालन इंजीनियर भी कार्टेशियन रोबोट को कम महत्व दे सकते हैं... छह-अक्षीय मॉडलों पर ध्यान केंद्रित करते हुए। फिर भी, लंबी दूरी की यात्रा वाले कार्टेशियन सिस्टम के लाभों को अनदेखा करना एक महंगी गलती हो सकती है - विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहां रोबोट को निम्नलिखित कार्य करने की आवश्यकता होती है:

1. कई मशीनों की देखभाल करना

2. लंबी दूरी तक पहुंचें

3. सरल और दोहराव वाली क्रियाएं करें।

छह-अक्षीय रोबोटों के साथ समस्या

सही कारणों से, आर्टिकुलेटेड आर्म रोबोट कई स्वचालित विनिर्माण और पैकेजिंग सुविधाओं में प्रमुखता से उपयोग किए जाते हैं... विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबली और चिकित्सा उद्योग में। उचित आकार के होने पर, ऐसे रोबोटिक आर्म बड़े भार को संभाल सकते हैं और प्रोग्रामिंग द्वारा निर्देशित (और आर्म के अंत में टूलिंग परिवर्तनों द्वारा पूरक) कई अलग-अलग स्वचालित कार्यों को करने की लचीलता रखते हैं। लेकिन छह-अक्षीय रोबोट महंगे हो सकते हैं और उच्च रोबोट घनत्व की आवश्यकता होती है। बाद वाला एक ऐसा शब्द है जो इंगित करता है कि एक सुविधा को संभवतः प्रत्येक एक या दो पैकेजिंग मशीनों के लिए एक अलग रोबोट की आवश्यकता होगी। बेशक, दो से अधिक मशीनों को सेवा देने की क्षमता वाले बड़े और अधिक महंगे छह-अक्षीय रोबोट मौजूद हैं, लेकिन ये भी इष्टतम समाधान नहीं हैं क्योंकि वे संयंत्र इंजीनियरों को मशीनों को एक बहुत बड़े रोबोट के चारों ओर स्थापित करने के लिए मजबूर करते हैं। आर्टिकुलेटेड आर्म रोबोट के लिए सुरक्षा गार्ड की भी आवश्यकता होती है; मूल्यवान स्थान का उपयोग करते हैं; और कुशल कर्मचारियों द्वारा प्रोग्रामिंग और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

लंबी दूरी की यात्रा करने वाली कार्टेशियन रैखिक प्रणालियों के लिए तर्क

कार्टेशियन रोबोट छह-अक्षीय रोबोटिक विकल्पों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, इसका मुख्य कारण यह है कि वे आवश्यक रोबोट घनत्व को कम करते हैं। आखिरकार, एक लंबी दूरी तय करने वाला कार्टेशियन ट्रांसफर रोबोट कई मशीनों की देखभाल कर सकता है, और इसके लिए मशीनों को इधर-उधर करने की आवश्यकता नहीं होती है।

मशीनों के ऊपर स्थापित किए गए स्थानांतरण रोबोट फर्श पर जगह नहीं घेरते हैं... जिससे सुरक्षा संबंधी आवश्यकताएं भी कम हो जाती हैं। साथ ही, कार्टेशियन रोबोटों को प्रारंभिक सेटअप के बाद बहुत कम प्रोग्रामिंग और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

एक बात ध्यान देने योग्य है कि कार्टेशियन रोबोटिक्स सिस्टम की क्षमताएं व्यापक रूप से भिन्न होती हैं। वास्तव में, यदि इंजीनियर ऑनलाइन कार्टेशियन रोबोटों पर शोध करें, तो उन्हें उत्पादन या असेंबली मशीनरी पर पिक-एंड-प्लेस कार्यों के लिए अनुकूलित कई छोटे सिस्टम मिलेंगे। ये मूल रूप से तैयार कार्टेशियन समाधानों में निर्मित रैखिक चरण होते हैं - जो बड़े कार्यों में उपयोगी और निम्नलिखित मापदंडों को पूरा करने वाले ट्रांसफर रोबोटों से बहुत अलग होते हैं।

लंबी यात्राएँ:कई बड़ी मशीनों की देखरेख के लिए खरीदे गए किसी भी रोबोट की स्ट्रोक क्षमता 50 फीट या उससे अधिक होनी चाहिए।

मल्टीपल कैरिज और कस्टम एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग:लंबे स्थानांतरण रोबोट तब सबसे अधिक प्रभावी होते हैं जब उनमें मुख्य अक्ष पर चलने के लिए कई स्वतंत्र रूप से कार्य करने वाले कैरिज लगे होते हैं... जिससे एक कार्टेशियन रोबोट कई रोबोटों का काम कर सकता है। इस उत्पादकता को बढ़ाने के लिए, वैक्यूम या फिंगर ग्रिपर जैसे विशेष रूप से निर्मित उपकरण तैयार किए जाते हैं जो बाजार में उपलब्ध ईओएटी (EoAT) की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं। कई मामलों में, कस्टम ईओएटी कार्टेशियन रोबोट के साथ मिलकर काम करने वाले मटेरियल हैंडलिंग सिस्टम के डिजाइन को भी सरल बना सकते हैं।

सरलीकृत नियंत्रण वास्तुकला:कुछ नए कार्टेशियन रोबोट, अलग-अलग मोटरों, ड्राइवों और नियंत्रकों पर आधारित पारंपरिक नियंत्रण प्रणालियों के बजाय एकीकृत सर्वोमोटरों (सर्वोड्राइव सहित) का उपयोग करते हैं, जिससे नियंत्रण कैबिनेट की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। सबसे जटिल कार्टेशियन रोबोट अनुप्रयोगों में अभी भी पारंपरिक प्रणाली की आवश्यकता हो सकती है... लेकिन एकीकृत सर्वोमोटर अधिकांश कार्टेशियन रोबोटों की बिंदु-से-बिंदु गति नियंत्रण आवश्यकताओं को कुशलतापूर्वक पूरा करते हैं। जब कोई डिज़ाइन इंजीनियर एकीकृत सर्वोमोटरों का उपयोग कर सकता है, तो यह कार्टेशियन-आधारित स्वचालन के लागत लाभ को अधिकतम करने में मदद कर सकता है।

चयनात्मक उपयोग:कार्टेशियन रोबोट मशीनों के ऊपर या पीछे लगाए जाते हैं, इसलिए जरूरत पड़ने पर उपयोगकर्ता मशीनों को मैन्युअल रूप से भी चला सकते हैं—उदाहरण के लिए, किसी विशेष आकार के छोटे ऑपरेशन के लिए। फर्श पर लगे छह-अक्षीय रोबोट मशीनों तक पहुंच को अवरुद्ध कर सकते हैं, इसलिए इस तरह का चयनात्मक उपयोग मुश्किल होता है।

कार्टेशियन-रोबोट का विशिष्ट उदाहरण

कुछ कार्टेशियन रोबोट 4 मीटर/सेकंड की गति से भी 50 फीट से अधिक की दूरी तय कर सकते हैं। मानक कैरिज में दोहरी बेल्ट ड्राइव तकनीक शामिल हो सकती है; कुछ अन्य कैरिज में एक ऊपरी ड्राइव बेल्ट होती है जो लगातार लूप में घूमती रहती है। यह तकनीक उल्टे या कैंटिलीवर व्यवस्था में बेल्ट के ढीलेपन को रोकती है और एक अक्ष पर एक साथ कई स्वतंत्र कैरिज को संचालित करने की अनुमति देती है।

लंबी बेल्ट कार्टेशियन रोबोट डिज़ाइन को जटिल बना देती हैं, क्योंकि वे ड्राइवलाइन की कठोरता को कम कर देती हैं (जिससे प्रदर्शन भी प्रभावित होता है)। इसका कारण यह है कि लंबी बेल्ट पर एक निश्चित तनाव मान बनाए रखना चुनौतीपूर्ण होता है... और (स्थिति को और भी बदतर बनाते हुए) बेल्ट का तनाव असममित और परिवर्तनशील होता है। इस समस्या के कारण सटीक स्थिति निर्धारण के लिए लंबी पुनर्संचारी बेल्ट कम प्रदर्शन वाली, नाजुक और महंगी विकल्प साबित होती हैं।

इसके विपरीत, गतिशील मोटर वाले लीनियर स्टेज में बेल्ट की लंबाई कम और सघन होती है और यह कैरिज के भीतर ही रहती है ताकि एनकोडर द्वारा दिए गए नियंत्रणों के अनुसार प्रतिक्रिया दे सके। कार्टेशियन ट्रांसफर सिस्टम की लंबाई चाहे 4 मीटर हो या 40 मीटर, सटीकता बनी रहती है।

पैकेजिंग उद्योग में अनुप्रयोग का उदाहरण

लंबी दूरी तय करने वाली कार्टेशियन रोबोट ट्रांसफर यूनिट फीडिंग, कार्टनिंग और ट्रे बनाने जैसे अनुप्रयोगों में काम करती हैं और पैलेटाइजिंग और डीपैलेटाइजिंग कार्यों को संभाल सकती हैं।

कृषि उत्पादों की पैकेजिंग पर विचार करें। कैलिफ़ोर्निया की सेंट्रल वैली में स्थित एक कृषि पैकेजिंग कंपनी के हालिया आवेदन में, एक निर्माता ने मौजूदा IPAK ट्रे-फॉर्मर सिस्टम के साथ सहजता से एकीकृत होने वाले लंबी दूरी तक चलने वाले ट्रांसफर रोबोट की आपूर्ति की। प्रत्येक रोबोट एक साथ चार मशीनों तक को संभालता है और उन्हें नालीदार कार्डबोर्ड की ढेर सारी शीटों से भरता है। तीन-अक्षीय गैन्ट्री रोबोट असीमित यात्रा लंबाई, स्वतंत्र रूप से चलने वाले कैरिज और किसी भी अभिविन्यास में स्टेज को माउंट करने की क्षमता के लिए हेवी-ड्यूटी बेल्ट-चालित लीनियर सर्वोमोटर स्टेज पर आधारित हैं। ऐसे ही एक रोबोट का सबसे लंबा अक्ष ट्रे फॉर्मर के समूह के ऊपर 50 फीट से अधिक की दूरी तय करता है।

नालीदार गत्ते की शीटों को चार ट्रे बनाने वाली मशीनों तक पहुंचाने के लिए, एक रोबोट सबसे पहले विशेष रूप से निर्मित डॉक से गत्ते की शीटों का भार उठाता है, जिसमें नालीदार गत्ते की शीटों के पैलेट रखे होते हैं। फिर रोबोट प्रत्येक ट्रे बनाने वाली मशीन को गत्ते का भार पहुंचाता है। अपनी गति (4 मीटर/सेकंड तक) के कारण, रोबोट आसानी से चार ट्रे बनाने वाली मशीनों को चला सकता है - यहां तक ​​कि 35 ट्रे प्रति मिनट की उत्पादन क्षमता पर भी।

सुरक्षा गार्डिंग में ओवरहेड स्लाइडिंग गेट और सेंसर का उपयोग किया जाता है जो आवश्यकतानुसार रोबोट को घेरने के लिए मशीनों से ऊपर उठते हैं, जिससे फर्श पर लगे छह-अक्षीय रोबोटों की तुलना में कम खर्चीला समाधान मिलता है।

इस सिस्टम में वे सभी नियंत्रण और अनुकूलित EoAT भी शामिल हैं जो अलग-अलग ऊँचाई और वजन वाली नालीदार शीटों के ढेर के साथ काम करने में सक्षम हैं। टूलिंग बिना किसी समस्या के 50 किलोग्राम तक का भार संभाल सकती है। इस समाधान से उन ऑपरेटरों को राहत मिली है जिन्हें पहले पैलेट से कार्डबोर्ड के बंडल उठाकर उन्हें बनाने वाली मशीनों में रखने के लिए झुकना पड़ता था। इन कार्यों को स्वचालित करने से कर्मचारियों को कम मेहनत वाले कामों पर ध्यान केंद्रित करने का समय मिल गया है। बड़े ट्रांसफर रोबोट पैकेजिंग में कार्टेशियन रोबोट सिस्टम से संभव चीजों का सिर्फ एक उदाहरण हैं। कुछ आपूर्तिकर्ताओं ने इसी तरह के कार्टेशियन दृष्टिकोण पर आधारित पैलेटाइजिंग और डीपैलेटाइजिंग सिस्टम भी विकसित किए हैं। ऐसे सभी रोबोट अधिकतम प्रभावी और कुशल पैकेजिंग स्वचालन के लिए सेंसर, नियंत्रण और एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग से लैस तीन रैखिक चरणों का उपयोग करते हैं।