Операции по производству и упаковке с использованием ручных операций с материалами или погрузочно-разгрузочными работами могут получить немедленную выгоду от автоматизации с помощью декартовых роботов с большим перемещением, оснащенных специальными инструментами на конце руки (EoAT) и расширенными сенсорными возможностями. Эти роботы могут поддерживать различные машины для выполнения ручных задач, таких как обслуживание машин или перемещение незавершенных деталей.

Декартовы роботы состоят из двух или более скоординированных этапов линейного позиционирования… поэтому это может быть не первое, что приходит на ум, если инженер-конструктор новичок в автоматизации. Многие приравнивают роботов к шестиосным роботам с шарнирно-сочлененной рукой, которые промышленность все чаще применяет на заводах. Даже опытные инженеры по автоматизации могут не обращать внимания на декартовых роботов… сосредоточив внимание на шестиосных моделях. Однако игнорирование преимуществ декартовой системы с большим перемещением может оказаться дорогостоящей ошибкой, особенно в приложениях, требующих от робота:

1. Обслуживание нескольких машин

2. Достигайте больших длин

3. Выполняйте простые и повторяющиеся операции.

Проблема с шестиосными роботами

Не зря роботы с шарнирно-сочлененной рукой широко используются на множестве автоматизированных производственных и упаковочных предприятий… особенно в сборке электроники и медицинской промышленности. При правильном размере такие роботизированные руки могут справляться с большими полезными нагрузками и гибко выполнять множество различных автоматизированных задач, управляемых программированием (и дополняемых заменой инструментов на конце руки). Но шестиосные роботы могут быть дорогими и требовать высокой плотности роботов. Последний термин указывает на то, что предприятию, скорее всего, понадобится отдельный робот для каждой одной или двух упаковочных машин. Конечно, существуют более крупные и дорогие шестиосные роботы, способные обслуживать более двух машин, но даже это неоптимальные решения, поскольку они вынуждают инженеров предприятий размещать машины вокруг одного очень большого робота. Роботы с шарнирно-сочлененной рукой также требуют охраны; потреблять ценную площадь; а также программирование и обслуживание квалифицированными сотрудниками.

Случай декартовых линейных систем с большими перемещениями

Декартовы роботы превосходят шестиосные роботы во многом потому, что они уменьшают требуемую плотность роботов. В конце концов, один декартовский транспортный робот с большим перемещением может обслуживать несколько машин без необходимости перестановки машин вокруг робота.

Роботы-переносчики, установленные над машинами, которые они используют, не занимают места на полу… что, в свою очередь, также снижает требования к обеспечению безопасности. Кроме того, декартовы роботы практически не требуют программирования и обслуживания после первоначальной настройки.

Единственное предостережение заключается в том, что возможности декартовых робототехнических систем сильно различаются. Фактически, если инженеры исследуют декартовых роботов в Интернете, они найдут множество меньших систем, оптимизированных для операций по сборке и перемещению на производственном или сборочном оборудовании. По сути, это линейные этапы, встроенные в готовые декартовы решения, которые сильно отличаются от передаточных роботов, полезных в более крупных операциях и должны удовлетворять следующим параметрам.

Дальние путешествия:Любой робот, приобретенный для обслуживания нескольких больших машин, должен иметь длину хода до 50 футов и более.

Несколько кареток и специальные инструменты на конце рычага:Роботы с длинным перемещением максимально эффективны, когда они оснащены несколькими независимо действующими каретками для перемещения по главной оси… позволяя одному декартовскому роботу выполнять работу многих. Эту производительность повышают специальные инструменты, позволяющие более эффективно обрабатывать товары, чем стандартные EoAT, такие как вакуумные или пальцевые захваты. Во многих случаях индивидуальный EoAT также может упростить конструкцию систем погрузочно-разгрузочных работ, работающих совместно с декартовым роботом.

Упрощенная архитектура управления:Некоторые новые декартовы роботы отказываются от традиционных архитектур управления, основанных на отдельных двигателях, приводах и контроллерах, в пользу интегрированных серводвигателей (в комплекте с сервоприводами), чтобы исключить необходимость в шкафе управления. Самые сложные приложения декартовых роботов могут по-прежнему требовать традиционной архитектуры… но встроенные серводвигатели ловко справляются с требованиями управления движением от точки к точке, предъявляемыми большинством декартовых роботов. Когда инженер-проектировщик может использовать встроенные серводвигатели, последние могут помочь максимизировать экономическую выгоду от декартовой автоматизации.

Выборочное использование:Поскольку декартовы роботы устанавливаются над машинами, за которыми они обслуживаются, или позади них, они также позволяют пользователям при необходимости запускать машины вручную — например, для коротких тиражей специального размера. Такое выборочное использование затруднено из-за напольных шестиосных роботов, которые могут блокировать доступ к машинам.

Конкретный пример декартова робота

Некоторые декартовы роботы обеспечивают длину хода, превышающую 50 футов, даже при скорости до 4 м/сек. Стандартные тележки могут включать технологию двухременного привода; некоторые другие каретки содержат верхний приводной ремень, который постоянно вращается внутри. Последнее предотвращает провисание ремня в перевернутом или консольном исполнении и позволяет нескольким независимым кареткам одновременно работать на одной оси.

Длинные ремни усложняют конструкцию декартового робота, поскольку они ухудшают жесткость трансмиссии (что, в свою очередь, снижает производительность). Это связано с тем, что поддерживать заданное значение натяжения на длинных ремнях сложно… и (что еще хуже) натяжение ремня асимметрично и варьируется. Эта проблема делает длинные рециркуляционные ленты неэффективным, привередливым и дорогостоящим выбором для точного позиционирования.

Напротив, линейные ступени с подвижным двигателем обеспечивают короткую и плотную длину ремней и размещаются внутри каретки, чтобы они могли реагировать на команды управления, поступающие от энкодера. Точность сохраняется независимо от длины декартовой системы передачи… 4 м или 40 м.

Пример применения в упаковочной промышленности

Декартовские роботизированные передаточные устройства с большим ходом работают в приложениях подачи, картонирования и формирования лотков, а также могут выполнять операции паллетизации и депаллетизации.

Продумайте упаковку продукции. В рамках недавней заявки на сельскохозяйственную упаковочную компанию в Центральной долине Калифорнии один производитель поставил роботов-переносчиков с большим перемещением, которые легко интегрируются с существующей системой формования лотков IPAK. Каждый робот одновременно обслуживает до четырех машин, заполняя их сложенными стопками листами гофрированного картона. Трехосные портальные роботы основаны на сверхмощных линейных серводвигателях с ременным приводом, обеспечивающих неограниченную длину перемещения, независимо движущихся каретках и возможности установки сцены в любой ориентации. Самая длинная ось одного такого робота проходит над группой формирователей лотков с ходом более 50 футов.

Чтобы доставить листы гофрокартона в четыре машины для формирования лотков, робот сначала забирает партию картона со специально построенного дока, на котором находятся поддоны с листами гофрокартона. Затем робот доставляет картонную загрузку в каждый формирователь лотков. Благодаря своей скорости (до 4 м/сек) робот может легко обогнать четыре формирователя лотков — даже при производительности до 35 лотков в минуту.

В системе безопасности используются верхние раздвижные ворота и датчики, которые поднимаются над обслуживаемыми машинами для ограждения робота по мере необходимости. Это решение является менее дорогостоящим, чем решение для напольных шестиосных роботов.

В эту систему также включены все элементы управления и специальный EoAT, способный работать со стопками гофрированных листов, которые непредсказуемо различаются по высоте и весу. Инструмент может без проблем выдерживать полезную нагрузку до 50 кг. Это решение освобождает операторов, которым раньше приходилось снимать пачки картона с поддонов и наклоняться, чтобы положить их в формовочные машины. Автоматизация этих задач позволила персоналу сосредоточиться на менее изнурительной работе. Большие роботы-переносчики — это лишь один пример того, что возможно с помощью декартовых роботизированных систем в условиях упаковки. Некоторые поставщики также разработали системы паллетизации и депаллетизации, основанные на аналогичных декартовых подходах. Все такие роботы используют три линейные стадии, оснащенные датчиками, элементами управления и инструментами на конце руки для максимально эффективной и действенной автоматизации упаковки.