手作業による材料または部品の取り扱い作業を使用する製造および梱包作業は、カスタム エンド オブ アーム ツール (EoAT) と高度なセンシング機能を備えた長距離直交ロボットによる自動化からすぐにメリットを得ることができます。これらのロボットは、さまざまな機械をサポートして、機械の手入れや製造途中の部品の搬送など、手作業で行われる作業を実行できます。

デカルト ロボットは、2 つ以上の調整された直線位置決めステージで構成されています。そのため、自動化に慣れていない設計エンジニアにとっては、最初に思い浮かぶものではないかもしれません。多くの人は、ロボットを 6 軸多関節アーム ロボットと同一視しており、業界ではこれが工場現場での適用が増えています。経験豊富なオートメーション エンジニアでも、デカルト ロボットの使用を軽視し、6 軸モデルに注目する可能性があります。しかし、長距離移動のデカルト システムの利点を無視することは、特にロボットに次のことを要求するアプリケーションの場合、高くつく間違いになる可能性があります。

1. 複数のマシンを管理する

2. 長い距離に到達する

3. 単純な繰り返し操作を実行します。

6軸ロボットの問題点

多関節アーム ロボットは、正当な理由から、無数の自動化された製造および包装施設、特に電子機器の組み立てや医療業界で目立っています。このようなロボットアームは、適切なサイズに設定されている場合、プログラミングによって命令された（およびアーム先端のツールの変更によって補完された）多くの異なる自動化タスクを実行する柔軟性を備えて、大きな積載量を処理できます。しかし、6 軸ロボットは高価になる可能性があり、高いロボット密度が必要です。後者は、施設が 1 台または 2 台の包装機ごとに個別のロボットを必要とする可能性が高いことを示す用語です。もちろん、複数の機械に対応できる範囲を備えた、より大型で高価な 6 軸ロボットも存在しますが、プラント エンジニアは 1 台の非常に大きなロボットの周りに機械を配置する必要があるため、これらでさえ最適なソリューションとは言えません。多関節アームロボットには安全防護も必要です。貴重な床面積を消費します。熟練した従業員によるプログラミングとメンテナンス。

長距離移動のデカルト線形システムの場合

デカルト ロボットは、必要なロボット密度が低減されるため、主に 6 軸ロボット オプションよりも優れたパフォーマンスを発揮します。結局のところ、1 台の長距離移動デカルト搬送ロボットで、ロボットの周囲に機械を再配置することなく、複数の機械を管理できます。

機械の上に設置される搬送ロボットは床面積を消費しない傾向があり、その結果、安全保護の要件も軽減されます。さらに、デカルトロボットは、初期セットアップ後のプログラミングとメンテナンスをほとんど必要としません。

1 つの注意点は、デカルト ロボット システムの機能が大きく異なることです。実際、エンジニアがオンラインでデカルト ロボットを調査すると、生産機械や組立機械でのピック アンド プレイス操作に最適化された小型システムが多数見つかるでしょう。これらは基本的に、既製のデカルト ソリューションに組み込まれたリニア ステージであり、大規模な作業に役立ち、次のパラメータを満たす必要がある搬送ロボットとは大きく異なります。

長距離旅行:複数の大型機械を管理するために購入されるロボットは、50 フィート以上のストロークが必要です。

複数のキャリッジとカスタム エンド オブ アーム ツール:長距離搬送ロボットは、主軸を移動するために複数の独立して動作するキャリッジを取り付けると最大限の効果を発揮します。これにより、特定のデカルト ロボットが多数の作業を実行できるようになります。この生産性を高めるのは、バキュームやフィンガーグリッパーなどの既製の EoAT よりも効果的に商品を取り扱うための専用ツールです。多くの場合、カスタム EoAT は、デカルト ロボットと連携して動作するマテリアル ハンドリング システムの設計を簡素化することもできます。

簡素化された制御アーキテクチャ:一部の新しいデカルト ロボットは、制御キャビネットの必要性をなくすために、個別のモーター、ドライブ、および統合サーボモーター (サーボドライブを備えた) のコントローラーに基づく従来の制御アーキテクチャを避けています。最も複雑なデカルト ロボット アプリケーションでは、依然として従来のアーキテクチャが必要になる場合がありますが、統合されたサーボモーターは、ほとんどのデカルト ロボットのポイントツーポイントのモーション制御要件を巧みに処理します。設計エンジニアが統合サーボモーターを使用できる場合、後者はデカルトベースの自動化のコスト上の利点を最大化するのに役立ちます。

選択的使用:デカルト ロボットは、管理する機械の上または後ろに取り付けられるため、ユーザーは必要に応じて機械を手動で実行することもできます (たとえば、特別なサイズの短期間の実行など)。床置き型 6 軸ロボットでは、機械へのアクセスが妨げられる可能性があるため、この選択的な使用は困難です。

デカルトロボットの具体的な例

一部の直交座標ロボットは、速度が 4 m/秒であるにもかかわらず、50 フィートを超えるストロークを実現します。標準のキャリッジにはデュアル ベルト ドライブ テクノロジーが搭載されている場合があります。他の一部のキャリッジには、内部で連続的にループする上部駆動ベルトが含まれています。後者は、反転または片持ち梁配置でのベルトのたるみを防止し、複数の独立したキャリッジが 1 つの軸上で同時に動作できるようにします。

長いベルトはドライブラインの剛性を低下させる (ひいては性能を低下させる) ため、直交ロボットの設計を複雑にします。それは、長いベルトで所定の張力値を維持するのは困難であり、（さらに悪いことに）ベルトの張力は非対称で変動するためです。この問題により、正確な位置決めを行うには、長い再循環ベルトは性能が悪く、扱いにくく、高価な選択肢となります。

対照的に、可動モーターリニアステージはベルトの長さを短くしっかりと保ち、キャリッジ内に収容されているため、エンコーダーからの制御に応答できます。デカルト搬送システムの長さ (4 m か 40 m) に関係なく、精度が維持されます。

包装業界での応用例

長距離移動可能な直交ロボット搬送ユニットは、供給、箱詰め、トレイ形成アプリケーションで動作し、パレタイズおよびデパレタイズ作業を処理できます。

農産物の包装を検討してください。カリフォルニアのセントラルバレーにある農業用包装会社の最近の申請では、あるメーカーが既存の IPAK トレイフォーマー システムとシームレスに統合するための長距離搬送ロボットを供給しました。各ロボットは一度に最大 4 台の機械を管理し、積み重ねられた段ボールのシートを機械に詰め込みます。 3 軸ガントリー ロボットは、無制限の移動長、独立して移動するキャリッジ、および任意の方向にステージを取り付ける機能を備えた頑丈なベルト駆動リニア サーボモーター ステージに基づいています。このようなロボットの最長軸は、50 フィートを超えるストロークでトレイ成形機のバンク上を走行します。

段ボールのシートを 4 台のトレイ成形機に搬送するには、まずロボットが段ボール シートのパレットを保持する特注のドックから段ボールの荷物を取り出します。次に、ロボットは段ボールの荷物を各トレイ フォーマーに配送します。速度 (最大 4 m/秒) のおかげで、ロボットは 1 分あたり 35 トレイの出力であっても、4 つのトレイ フォーマーのペースを簡単に調整できます。

安全保護には、床置き型 6 軸ロボットよりも低コストのソリューションを実現するために、必要に応じてロボットをフェンスするために手入れの行き届いた機械から立ち上がる頭上のスライド ゲートとセンサーが使用されます。

このシステムには、高さと重量が予測不可能に変化する段ボールシートのスタックを処理できるすべてのコントロールとカスタム EoAT も含まれています。このツールは問題なく 50 kg までのペイロードを処理できます。このソリューションにより、これまで段ボールの束をパレットから持ち上げ、成形機に入れるために身をかがめなければならなかったオペレーターが解放されます。これらのタスクを自動化することで、担当者は負担の少ない作業に集中できるようになりました。大型搬送ロボットは、包装現場でデカルト ロボット システムで実現できることの一例にすぎません。一部のサプライヤーは、同様のデカルト手法に基づいてパレタイジングおよびデパレタイジング システムを開発しています。このようなロボットはすべて、センサー、制御装置、アーム先端ツールを備えた 3 つのリニア ステージを採用し、最大限に効果的かつ効率的な包装自動化を実現します。