כשאתה חושב על רובוט תעשייתי, מה עולה לך בראש?

רובוטים מפרקיים כמו אלה זוכים להכרה רחבה, הודות לפרסומות של חברות רכב ורצפי ריקוד רובוטים. רובוטים SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) מוכרים היטב בשל אימוץ ותפוצתם במפעלים מאז תחילת שנות ה-80. שני אלה - רובוטים מפרקים ו-SCARA - משלבים תנועה ליניארית וסיבובית, וכתוצאה מכך יכולת תמרון למשימות מורכבות. רובוטים מפרקים דומים לזרוע האנושית, עם שישה צירי תנועה - שלושה צירי תנועה (ליניאריים) ושלושה סיבוביים (חשבו על הכתף, המרפק ופרק כף היד). לרובוטים של SCARA יש ארבעה צירי תנועה - X, Y, Z ותטא (קצת דומה לזרוע שלך, אם הכתף שלך הייתה משותקת).

פחות נפוצים בתרבות הפופולרית, אך נפוצים בכל מקום ביישומים תעשייתיים, החל מאריזה ועד ייצור מוליכים למחצה, הם רובוטים קרטזיים. כפי שמרמז שמם, הרובוטים הללו פועלים בשלושת הצירים הקרטזיים - X, Y ו-Z - למרות שהם יכולים לכלול ציר תטא עבור כלי קצה זרוע. למרות שהם פחות "סקסיים" מרובוטים מפרקיים ו-SCARA, רובוטים קרטזיים הם הרבה יותר צדדיים, עם יכולות עומס גבוהות יותר עבור הגודל שלהם, ובמקרים רבים, דיוק טוב יותר. הם גם ניתנים להתאמה גבוהה, מכיוון שניתן לשדרג או לשנות את הצירים עם קונפיגורציה מועטה יחסית כדי להתאים לדרישות המוצר או היישום המתפתחות.

רובוטים קרטזיאניים, לעומת זאת, מוגבלים על ידי העיצוב המסוגל מטבעם, המגביל את יכולת העומס שלהם. זה נכון במיוחד כאשר לציר החיצוני ביותר (Y או Z) יש אורך מהלך ארוך, הגורם לעומס רגע גדול על הצירים התומכים. במקרים בהם נדרשות תנועות ארוכות ועומסים גבוהים, רובוט גנטי הוא הפתרון הטוב ביותר.

מקרטזיאנית לגאנטרי:

רובוט גאנטרי הוא סגנון שונה של רובוט קרטזיאני, המשתמש בשני צירי X (או בסיס) ולא בציר הבסיס הבודד שנמצא בקרטזיאנים. ציר ה-X הנוסף (ולפעמים צירי Y ו-Z נוספים) מאפשר לרובוט להתמודד עם עומסים וכוחות גדולים יותר, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור איסוף ומקום של מטענים כבדים או טעינת ופריקה של חלקים. כל ציר מבוסס על מפעיל ליניארי, בין אם זה מפעיל "תוצרת בית" שהורכב על ידי ה-OEM או האינטגרטור, או מפעיל מורכב מראש מחברת תנועה ליניארית. המשמעות היא שישנן אפשרויות כמעט בלתי מוגבלות המאפשרות כל שילוב של מהירויות גבוהות, מהלומות ארוכות, מטענים כבדים ודיוק מיקום גבוה. דרישות מיוחדות לסביבות קשות או לרעש נמוך משולבות בקלות, ואם היישום דורש תהליכים בו-זמניים אך עצמאיים, ניתן לבנות את הצירים האופקיים עם מנועים לינאריים באמצעות קרונות מרובים.

רובוטי גב מותקנים בדרך כלל מעל אזור העבודה (ומכאן המונח הנפוץ, "גב גג"), אך אם החלק אינו מתאים לטיפול מלמעלה, כפי שקורה בתאים ומודולים סולאריים, ניתן להגדיר את הגג לעבודה מתחת לחלק. ולמרות שרובוטים של גבונים נחשבים בדרך כלל למערכות גדולות מאוד, הם מתאימים גם למכונות קטנות יותר, אפילו בגודל שולחני. מכיוון שלרובוט גג יש שני צירי X, או בסיס, העומס ברגע שמוצג על ידי צירי Y ו-Z, כמו גם מטען העבודה, נפתרים ככוחות על צירי X. זה מגביר משמעותית את קשיחות המערכת, וברוב המקרים מאפשר לצירים להיות בעלי אורכי מהלך ארוכים יותר ומהירויות גבוהות יותר מאשר רובוט קרטזיאני דומה.

כאשר ישנם שני צירים במקביל, מקובל שרק אחד מהם מונע על ידי המנוע, על מנת למנוע כריכה שעלולה לנבוע מתנועה מעט לא מסונכרנת בין השניים. במקום להניע את שני הצירים, ציר חיבור או צינור מומנט משמש להעברת כוח המנוע לציר השני. ובמקרים מסוימים, הציר השני יכול להיות "בטלן" או עוקב, המורכב ממדריך ליניארי כדי לספק תמיכה לעומס, אך ללא מנגנון הנעה. ההחלטה האם וכיצד להניע את הציר השני תלויה במרחק בין שני הצירים, בקצב התאוצה ובקשיחות החיבור ביניהם. נהיגה רק אחת בזוג צירים גם מפחיתה את העלות והמורכבות של המערכת.

התאמה של רובוט קרטזיאני או של רובוט גנטי מסובך יותר מאשר גודל של SCARA או רובוט מפרקי (שמצוינים בדרך כלל עם שלושה פרמטרים: טווח הגעה, מהירות ודיוק), אך היצרנים הקלו על התהליך במהלך השנים האחרונות על ידי הצגת מערכות מוגדרות מראש. כלים מקוונים, כגון התצורה EasySelect של Rexroth או בונה 3D Linear Modules של Adept. כלים אלו מאפשרים למשתמש לציין את הכיוון והגודל של הצירים, כמו גם פרמטרי מהלך, עומס ומהירות בסיסיים. קובצי CAD להורדה הם גם הצעה סטנדרטית מיצרני רובוטים קרטזיים וגאנטרי, מה שהופך אותם קלים לשילוב בפריסת עיצוב או זרימת עבודה, בדומה ל-SCARA ורובוטים מפרקיים. בעוד שרובוטים מפרקיים ו-SCARA מזוהים בקלות, ורובוטים קרטזיים נפרסים באופן נרחב, עיצוב הגג מתגבר על המגבלות הטבועות שלהם בעומס, מהירות, טווח הגעה וחזרה, עם רמה ללא תחרות של התאמה אישית וגמישות. במילה אחת, רובוטים של גאנטרי מציעים את השילוב הטוב ביותר של מטען ושבץ.