פעולות ייצור ואריזה תוך שימוש בפעולות ידניות של חומרים או חלקים יכולים להפיק תועלת מיידית מאוטומציה עם רובוטים קרטזיאניים ארוכי טווח בעלי כלי קצה יד מותאם אישית (EoAT) ויכולות חישה מתקדמות. רובוטים אלה יכולים לתמוך במגוון מכונות לביצוע משימות ידניות אחרות כגון טיפול במכונה או העברת חלקים בתהליך.

רובוטים קרטזיאניים מורכבים משני שלבי מיקום ליניארי מתואמים או יותר... אז אולי זה לא הדבר הראשון שעולה על הדעת אם מהנדס תכנון חדש באוטומציה. רבים משווים בין רובוטים לרובוטיקה בעלת זרוע מפרקית שישה צירים שהתעשייה מיישמת יותר ויותר על רצפות המפעל. אפילו מהנדסי אוטומציה מנוסים עשויים לתת לרובוטים קרטזיים זמן קצר … תוך מיקוד תשומת הלב בדגמים בעלי שישה צירים. עם זאת, התעלמות מהיתרונות של מערכת קרטזית לנסיעות ארוכות עלולה להיות טעות יקרה - במיוחד ביישומים הדורשים מהרובוט:

1. טיפול במספר מכונות

2. להגיע לאורכים ארוכים

3. בצעו פעולות פשוטות וחוזרות על עצמן.

הבעיה ברובוטים בעלי שישה צירים

מסיבה טובה, רובוטים של זרוע מפרקית בולטים באינספור מתקני ייצור ואריזה אוטומטיים... במיוחד בהרכבת אלקטרוניקה ובתעשייה הרפואית. בגודל מתאים, זרועות רובוטיות כאלה יכולות להתמודד עם מטענים גדולים עם הגמישות לבצע משימות אוטומטיות רבות ושונות בפיקודו של תכנות (ומשלימות על ידי שינויים בכלי קצה הזרוע). אבל רובוטים בעלי שישה צירים יכולים להיות יקרים ודורשים צפיפות רובוט גבוהה. זה האחרון הוא מונח שמצביע על כך שסביר להניח שמתקן יזדקק לרובוט נפרד עבור כל מכונות אריזה אחת או שתיים. כמובן, קיימים רובוטים בעלי שישה צירים גדולים ויקרים יותר עם טווח הגעה לשרת יותר מכמה מכונות, אבל אפילו אלה הם פתרונות לא אופטימליים מכיוון שהם מאלצים את מהנדסי המפעל למקם מכונות סביב רובוט אחד גדול מאוד. רובוטים של זרוע מפרקית מחייבים גם שמירה בטיחותית; לצרוך שטח רצפה יקר; ותכנות ותחזוקה על ידי עובדים מיומנים.

המקרה למערכות ליניאריות קרטזיאניות לטווח ארוך

רובוטים קרטזיאניים מתגברים על אפשרויות רובוטיות עם שישה צירים במידה רבה מכיוון שהם מפחיתים את צפיפות הרובוטים הנדרשת. אחרי הכל, רובוט העברה קרטזיאני אחד לטווח ארוך יכול לטפל במספר מכונות ללא צורך בארגון מחדש של מכונות סביב הרובוט.

רובוטי העברה המותקנים מעל המכונות שהם נוטים לא צורכים שטח רצפה... מה שבתורו מפחית גם את דרישות השמירה על הבטיחות. בנוסף רובוטים קרטזיים דורשים מעט תכנות ותחזוקה לאחר ההגדרה הראשונית.

אזהרה אחת היא שהיכולות של מערכות רובוטיקה קרטזיות שונות מאוד. למעשה, אם מהנדסים חוקרים רובוטים קרטזיאניים באינטרנט, הם ימצאו הרבה מערכות קטנות יותר המותאמות לפעולות בחירה ומקום במכונות ייצור או הרכבה. אלה הם בעצם שלבים ליניאריים המובנים בפתרונות קרטזיים מהמדף - שונים מאוד מרובוטי ההעברה שימושיים בפעולות גדולות יותר וצריכים לעמוד בפרמטרים הבאים.

נסיעות ארוכות:כל רובוט שנרכש כדי לטפל במספר מכונות גדולות חייב להיות בעל משיכות של עד 50 רגל או יותר.

כרכרה מרובה וכלי קצה זרוע מותאם אישית:רובוטים להעברה ארוכת טווח יעילים בצורה מקסימלית כאשר הם מצוידים במספר כרכרות הפועלות באופן עצמאי על מנת לנסוע בציר הראשי... מה שמאפשר לרובוט קרטזי נתון את היכולת לעשות את העבודה של רבים. הגדלה של פרודוקטיביות זו היא כלי עבודה שנבנה במיוחד לטיפול בסחורות בצורה יעילה יותר מאשר EoAT מהמדף כגון ואקום או תפסי אצבעות. במקרים רבים, EoAT מותאם אישית יכול גם לפשט את העיצובים של מערכות טיפול בחומרים הפועלות בשילוב עם הרובוט הקרטזיאני.

ארכיטקטורת בקרה פשוטה:כמה רובוטים קרטזיאניים חדשים יותר נמנעים מארכיטקטורות בקרה מסורתיות המבוססות על מנועים, כוננים ובקרים נפרדים עבור מנועי סרוו משולבים (השלמים עם כונני סרוו) כדי לבטל את הצורך בארון בקרה. היישומים המורכבים ביותר של רובוט קרטזי אולי עדיין דורשים ארכיטקטורה מסורתית... אבל מנועי סרוו משולבים מטפלים בזריזות בדרישות בקרת תנועה מנקודה לנקודה של רוב הרובוטים הקרטזיים. כאשר מהנדס תכנון יכול להשתמש במנועי סרוו משולבים, האחרונים יכולים לעזור למקסם את יתרון העלות של אוטומציה מבוססת קרטזית.

שימוש סלקטיבי:מכיוון שרובוטים קרטזיניים מתנוססים מעל או מאחורי המכונות שהם מטפלים בהם, הם גם מאפשרים למשתמשים להפעיל את המכונות באופן ידני בעת הצורך - למשל, לריצה קצרה בגודל מיוחד. שימוש סלקטיבי זה קשה עם רובוטים בעלי שישה צירים צמודים לרצפה שיכולים לחסום גישה למכונות.

דוגמה קרטזיאנית-רובוטית ספציפית

חלק מהרובוטים הקרטזיאניים מציעים מהלכים העולים על 50 רגל אפילו תוך כדי אספקת מהירויות של 4 מ' לשנייה. קרונות סטנדרטיים עשויים לכלול טכנולוגיית הנעה כפולה; חלק מהקרונות האחרים מכילים רצועת הנעה עליונה שמתגלגלת פנימה ללא הרף. זה האחרון מונע צניחת חגורה בסידורים הפוכים או שלוחים ומאפשר למספר קרונות עצמאיים לפעול במקביל על ציר.

חגורות ארוכות מסבכות את עיצוב הרובוטים הקרטזיאניים, מכיוון שהן פוגעות בקשיחות קו ההנעה (אשר בתורה פוגעת בביצועים). הסיבה לכך היא ששמירה על ערך מתח נתון בחגורות ארוכות היא מאתגרת... ו(מה שהופך את המצב לגרוע יותר) מתח החגורה הוא א-סימטרי ומשתנה. הבעיה הופכת את חגורות המחזור הארוכות לבחירה עם ביצועים נמוכים, קפדניים ויקרים למיצוב מדויק.

לעומת זאת, שלבים ליניאריים של מנוע נע שומרים על אורכי רצועה קצרים ומהודקים וממוקמים בתוך הגררה כך שהם יכולים להגיב לבקרות הודות למקודד. הדיוק נשמר ללא קשר לאורך מערכת ההעברה הקרטזיאנית... בין אם 4 מ' או 40 מ'.

דוגמה ליישום בתעשיית האריזה

יחידות העברת רובוטים קרטזיאניות לטווח ארוך פועלות ביישומי הזנה, קרטונים ויצירת מגשים ויכולות להתמודד עם פעולות של משטחים ופירוק משטחים.

שקול אריזות לייצר. ביישום שבוצע לאחרונה עבור חברת אריזה חקלאית בסנטרל ואלי של קליפורניה, יצרן אחד סיפק רובוטים להעברה ארוכי טווח כדי להשתלב בצורה חלקה עם מערכת ה-IPAK הקיימת. כל רובוט מטפל בעד ארבע מכונות בו-זמנית, וממלא אותן ביריעות מוערמות של קרטון גלי. רובוטי הגנטי התלת-צירים מבוססים על שלבים מונעי סרוו ליניאריים מונעי חגורה כבדים עבור אורכי נסיעה בלתי מוגבלים, קרונות הנעים באופן עצמאי ויכולת לעלות את הבמה בכל כיוון. הציר הארוך ביותר של רובוט כזה עובר על גדת מעצבי המגשים במכה העולה על 50 רגל.

כדי להעביר גיליונות של קרטון גלי לארבע המכונות ליצירת מגש, רובוט אוסף תחילה מטען של קרטון מרציף שנבנה בהתאמה אישית ומחזיק משטחי קרטון גליים. לאחר מכן, הרובוט מעביר עומס קרטון לכל יוצר מגש. הודות למהירותו (עד 4 מ' לשנייה) הרובוט יכול בקלות לתקוע ארבעה מעצבי מגשים - אפילו בתפוקה של 35 מגשים לדקה.

שמירה על בטיחות משתמשת בשערי הזזה עיליים ובחיישנים העולים ממכונות מטופחות כדי לגדר את הרובוט לפי הצורך לפתרון שהוא זול יותר מזה של רובוטים בעלי שישה צירים רצפה.

כמו כן כלולים במערכת זו את כל הפקדים וה-EoAT המותאם אישית המסוגלים לעבוד עם ערימות של יריעות גליות המשתנות באופן בלתי צפוי בגובה ובמשקל. הכלי יכול להתמודד עם מטענים של עד 50 ק"ג ללא בעיה. הפתרון מקל על מפעילים שפעם נאלצו להרים צרורות קרטון ממשטחים ולהישען מעליהם כדי להכניס אותם למכונות העיצוב. אוטומציה של משימות אלה שחררה את הצוות להתמקד בעבודה פחות מפרכת. רובוטי העברה גדולים הם רק דוגמה אחת למה שאפשר עם מערכות רובוט קרטזיות בהגדרות אריזה. חלק מהספקים פיתחו גם מערכות פלטיזציה ופירוק משטחים המבוססות על גישות קרטזיות דומות. כל הרובוטים הללו משתמשים בשלושה שלבים ליניאריים המצוידים בחיישנים, בקרה וכלי קצה הזרוע לאוטומציה אפקטיבית ויעילה של אריזה.