Kartezyen koordinat geometrisi, üç boyutlu uzayı basit, anlaşılması kolay bir sayısal sistemde haritalamak için mükemmel bir yöntemdir. Üç boyutlu uzay için Kartezyen sistemde, birbirine dik olan (dik eksenler) ve orijinde buluşan üç koordinat ekseni vardır.

Üç eksene genel olarak x ekseni, y ekseni ve z ekseni adı verilir. Üç boyutlu uzayda herhangi bir nokta (x, y, z) şeklinde üç sayıyla temsil edilir. X, x ekseni boyunca noktanın orijinden uzaklığını, y, y ekseni boyunca orijinden uzaklığı ve z, z ekseni boyunca orijinden uzaklığı temsil eder.

Kartezyen (Gantry) Robotlar

Hareket için doğrusal eksenler kullanan mekatronik robotlara Kartezyen robotlar, doğrusal robotlar veya portal robotlar denir. Portal robotlar portal vinçlere benzer ve benzer şekilde çalışırlar. Ancak portal robotlar yalnızca kaldırma ve taşıma işlevleriyle sınırlı değildir. İhtiyaca göre özel işlevlere sahip olabilirler.

Kartezyen robotlar, yatay düzlemdeki hareketi kontrol eden bir üst yapıya ve dikey olarak hareketi harekete geçiren bir robot koluna sahiptir. Xy eksenlerinde veya xyz eksenlerinde hareket edecek şekilde tasarlanabilirler. Robotik kol iskele üzerine yerleştirilir ve yatay düzlemde hareket ettirilebilir. Robotik kol, kullanıldığı fonksiyona bağlı olarak kolun ucuna takılan bir efektöre veya makine aletine sahiptir.

Kartezyen robotlar ve gantry robotlar birbirinin yerine kullanılsa da, gantry robotlar genellikle iki x eksenine sahipken Kartezyen robotlar iki/üç eksenin her birinden yalnızca birer taneye sahip olacaktır (konfigürasyona göre).

 

Nasıl Çalışırlar?

Kartezyen robotlar genellikle servo motor sürücüleri aracılığıyla yalnızca doğrusal hareketle hareket eder. Kullanılan lineer aktüatörler, spesifik uygulamaya göre çeşitli formlarda olabilir. Tahrik sistemi kayış tahrikli, kablo tahrikli, vida tahrikli, pnömatik tahrikli, kremayer ve pinyon tahrikli veya doğrusal motor tahrikli olabilir. Bazı üreticiler, herhangi bir değişiklik yapılmadan uygulanabilen, tamamen önceden hazırlanmış Kartezyen robotlar sağlar. Diğer üreticiler modüller halinde farklı bileşenler sunarak kullanıcının bu modüllerin bir kombinasyonunu kendi özel kullanım durumuna göre uygulamasına olanak tanır.

Robotik kolların kendisi “görüş” ile donatılabiliyor veya operasyonlarda “kör” olabiliyor. Bir eylemi gerçekleştirmeden önce nesneleri tanımlamak için ışık sensörlerine veya kameralara takılabilirler. Örneğin, laboratuvarlarda örnekleri toplamak ve taşımak için Kartezyen robotlar kullanılabilir. Bilgisayar destekli görme, test tüpünü, pipetleri veya slaytları tanımak için kullanılabilir ve kameradan iletilen konum verilerine göre kol, nesneyi kavrayabilir.

Kartezyen robotların altı eksenli robotlar gibi diğer robotik sistemlere göre avantajı, programlanmalarının çok kolay olmasıdır. Tek bir hareket kontrolörü, Kartezyen robotun hareket mantığını yönetebilir. Robotların sadece doğrusal hareketi vardır, bu da kontrol kolaylığı sağlar. Kartezyen robotların hareket kontrolü için karmaşık bir dizi PLC'ye ve mikroçiplere ihtiyaç yoktur. Aynı özellik, robotun hareketinin programlanmasını kolaylaştırmaya yardımcı olur.

 

Özellikleri ve Avantajları

Kartezyen robotlar, eşdeğer altı eksenli robotlara göre daha yüksek yük taşıma kapasitesine sahiptir. Bu, doğrusal robotlar için daha düşük maliyet ve programlama kolaylığı ile birleştiğinde, onları çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir. Temelde destekleyici iskeleye sahip Kartezyen robotlar olan portal robotlar, daha da yüksek yükleri taşıyabilir. Lineer robotların hareket aralığı mevcut mekanizmaya uyumlu modüller eklenerek genişletilebilir. Kartezyen robotlardaki bu modülerlik, onları çok daha çok yönlü hale getirir ve endüstriyel ortamda daha uzun ömürlüdür.

Kartezyen robotlar ayrıca döner muadillerine kıyasla yüksek düzeyde doğruluk ve hassasiyet sergiler. Bunun nedeni, yalnızca doğrusal harekete sahip olmaları ve dönme hareketini karşılamaya gerek duymamalarıdır. Kartezyen robotların toleransları mikrometre (μm) aralığında olabilirken, altı eksenli robotların toleransları genellikle milimetre (mm) aralığındadır.

 

Kartezyen Robot Uygulamaları

Çok yönlülük, düşük maliyet ve programlama kolaylığı, Kartezyen robotları endüstriyel ortamlardaki birçok uygulama için uygun hale getirir. Gelin bunlardan bazılarına bir göz atalım.

• Seç ve yerleştir:Robotik kol, bir atlıkarınca veya taşıma bandından farklı bileşenleri tanımlamak için çeşitli görüş cihazı çeşitleriyle donatılmıştır. Kol bu nesneleri alıp farklı kutulara ayırabiliyor. Toplama ve ayıklama işlemleri tek bir robot kol ile yapılabilmektedir.
• Süreçten sürece aktarım:Bir üretim hattında, süreçteki malların bir yerden diğerine aktarılmasının gerektiği durumlar olacaktır. Çift sürücülü lineer robotlar kullanılarak yapılabilir. Sürecin geri kalanına bağlı olarak görüş sistemleri veya zaman senkronizasyonu ile kullanılabilirler.
• Montaj sistemi:Bir ürünün parçalarını birleştirmek için aynı adımların defalarca tekrarlanması gerektiğinde, görevleri otomatikleştirmek için doğrusal robotlar kullanılabilir.
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık malzemelerinin uygulanması:Birçok üretim prosesi, parçalar arasına yapıştırıcı veya sızdırmazlık malzemelerinin uygulanmasını içerir. Büyük otomobil üretiminden küçük elektronik alet üretimine kadar kullanılır. Yapıştırıcılar ve sızdırmazlık malzemeleri çok hassas miktarlarda ve doğru yere uygulanmalıdır. Doğrusal robotun robot kolu, yüksek hassasiyetli bir sıvı dağıtıcısına bağlanabilir ve yapıştırıcılar ve sızdırmazlık malzemeleri yüksek doğrulukla uygulanabilir.
• Paletleme ve paletten çıkarma:Paketlemede malların kolaylıkla taşınması için paletler kullanılır. Kartezyen robotlar hem ürünlerin paletlere yerleştirilmesini hem de paletlerden alınmasını otomatikleştirmek için kullanılabilir.
• CNC makine takımları:Bilgisayarlı sayısal kontrol tabanlı makineler, mühendislik tasarım yazılımlarında yapılan tasarımlara göre ürünler oluşturmak için kullanılır. CNC makineleri, robotik kollara bağlı farklı araçlara sahip doğrusal robotları yaygın olarak kullanır.
• Hassas nokta kaynağı:Bazı imalat süreçlerinde özel kaynak gerekir. Kaynak kollarına sahip doğrusal robotlar, çalışma yüzeyindeki hassas konumlarda doğru kaynaklar elde edebilir. Mikrometre (μm) aralığındaki yüksek tolerans seviyesi bu tür uygulamalarda faydalıdır.

Lineer robotların daha birçok endüstriyel uygulaması vardır. Bunlar arasında dağıtım maddeleri, montajcı ve test edici temel makineler, yerleştirme üniteleri, istifleme cihazları, kapatma otomasyonu, malzeme taşıma, depolama ve geri alma, kesme, çizme ve sıralama yer alır.