Виробничі та пакувальні операції з використанням ручних операцій обробки матеріалів або деталей можуть отримати негайні переваги від автоматизації за допомогою декартових роботів з довгим ходом, які мають спеціалізований інструмент для кінцевої роботи (EoAT) і розширені можливості вимірювання. Ці роботи можуть підтримувати різноманітні машини для виконання ручних завдань, таких як догляд за машиною або передача деталей, що знаходяться в процесі виробництва.

Декартові роботи складаються з двох або більше узгоджених лінійних етапів позиціонування… тому це може не перше, що спадає на думку інженеру-конструктору, який не знайомий з автоматизацією. Багато хто ототожнює роботів із шестиосьовою робототехнікою з шарнірною рукою, яку промисловість все частіше застосовує на заводах. Навіть досвідчені інженери з автоматизації можуть відмовитися від декартових роботів… зосередивши увагу на шестиосьових моделях. Проте ігнорування переваг декартової системи з довгим ходом може бути дорогою помилкою, особливо в програмах, які вимагають від робота:

1. Доглядайте за кількома машинами

2. Досягніть великої довжини

3. Виконувати прості операції, що повторюються.

Проблема з шестиосьовими роботами

З поважної причини роботи з шарнірною рукою займають важливе місце в безлічі автоматизованих виробничих і пакувальних установок... особливо в складанні електроніки та медичній промисловості. При правильному розмірі такі роботизовані манипулятори можуть обробляти великі корисні навантаження з гнучкістю для виконання різноманітних автоматизованих завдань, що виконуються за допомогою програмування (і доповнюються зміною інструментів на кінці рукоятки). Але шестиосьові роботи можуть бути дорогими та вимагати високої щільності роботи. Останній термін означає, що підприємству, швидше за все, знадобиться окремий робот для кожної однієї або двох пакувальних машин. Звичайно, існують більші та дорожчі шестиосьові роботи, які можуть обслуговувати більше ніж пару машин, але навіть вони є неоптимальними рішеннями, оскільки вони змушують інженерів заводу розміщувати машини навколо одного дуже великого робота. Роботи з шарнірною рукою також вимагають безпеки; споживати цінну площу приміщення; а також програмування та обслуговування кваліфікованими працівниками.

Випадок для декартових лінійних систем з великим ходом

Декартові роботи перевершують шестиосьові роботи здебільшого тому, що вони зменшують необхідну щільність роботи. Зрештою, один робот із декартовим переміщенням із довгим ходом може обслуговувати декілька машин без необхідності переставляти машини навколо робота.

Роботи-трансфери, встановлені над машинами, як правило, не займають площі... що, у свою чергу, також зменшує вимоги до безпеки. Крім того, декартові роботи потребують незначного програмування та обслуговування після початкового налаштування.

Одне застереження полягає в тому, що можливості декартових робототехнічних систем сильно відрізняються. Насправді, якщо інженери дослідять декартових роботів в Інтернеті, вони знайдуть багато менших систем, оптимізованих для операцій підбору та розміщення на виробничих або складальних машинах. Це, по суті, лінійні ступені, вбудовані в готові декартові рішення, які дуже відрізняються від роботів-переносників, які використовуються у великих операціях і мають відповідати наступним параметрам.

Тривалі подорожі:Будь-який робот, придбаний для обслуговування кількох великих машин, повинен мати ходи до 50 футів або більше.

Кілька кареток і спеціальний інструмент для кінця рукоятки:Роботи з довгим переміщенням є максимально ефективними, якщо їх оснащено декількома незалежно діючими каретками для переміщення головної осі... дозволяючи певному декартовому роботу виконувати роботу багатьох. Цю продуктивність підвищують спеціальні інструменти для більш ефективної роботи з товарами, ніж готові EoAT, такі як вакуумні або пальцеві захвати. У багатьох випадках спеціальний EoAT також може спростити конструкції систем обробки матеріалів, що працюють у поєднанні з декартовим роботом.

Спрощена архітектура керування:Деякі новіші декартові роботи уникають традиційної архітектури керування, заснованої на окремих двигунах, приводах і контролерах для вбудованих серводвигунів (у комплекті з сервоприводами), щоб позбутися потреби в шафі керування. Найскладніші додатки декартових роботів все ще можуть вимагати традиційної архітектури... але інтегровані серводвигуни спритно справляються з вимогами управління рухом «точка-точка» більшості декартових роботів. Коли інженер-конструктор може використовувати інтегровані сервомотори, останні можуть допомогти максимізувати економічну перевагу декартової автоматизації.

Вибіркове використання:Оскільки декартові роботи встановлюються над або позаду машин, які вони обслуговують, вони також дозволяють користувачам запускати машини вручну, коли це необхідно — наприклад, для короткого циклу спеціального розміру. Таке вибіркове використання складно з шестиосьовими роботами, встановленими на підлозі, які можуть блокувати доступ до машин.

Конкретний приклад декартового робота

Деякі декартові роботи здійснюють гребки, що перевищують 50 футів, навіть при швидкості до 4 м/с. Стандартні візки можуть включати технологію подвійного пасового приводу; деякі інші візки містять верхній приводний ремінь, який безперервно обертається всередині. Останнє запобігає провисанню ременя в перевернутому або консольному розташуванні та дозволяє кільком незалежним кареткам одночасно працювати на одній осі.

Довгі ремені ускладнюють декартову конструкцію робота, оскільки вони погіршують жорсткість трансмісії (що, у свою чергу, погіршує продуктивність). Це пов’язано з тим, що підтримувати задане значення натягу на довгих ременях є складним завданням… і (що ще гірше) натяг ременя є асиметричним і змінним. Ця проблема робить довгі рециркуляційні ремені неефективним, вибагливим і дорогим вибором для точного позиціонування.

На відміну від цього, лінійні ступені з рухомим двигуном зберігають довжину ременя короткою та натягнутою та розміщуються всередині каретки, щоб вони могли реагувати на елементи керування, отримані від кодера. Точність зберігається незалежно від довжини декартової системи перенесення … будь то 4 м чи 40 м.

Приклад застосування в пакувальній промисловості

Довгохідні декартові роботи передачі працюють у програмах подачі, картонування та формування лотків і можуть виконувати операції палетування та депалетування.

Зверніть увагу на упаковку продукції. У нещодавній заявці для сільськогосподарської пакувальної компанії в Центральній долині Каліфорнії один виробник поставив роботів для транспортування на довгий шлях для бездоганної інтеграції з існуючою системою формування лотків IPAK. Кожен робот обслуговує до чотирьох машин одночасно, заповнюючи їх складеними листами гофрокартону. Трьохосьові портальні роботи засновані на потужних лінійних сервомоторах з ремінним приводом для необмеженої довжини переміщення, незалежного переміщення кареток і можливості монтувати сцену в будь-якій орієнтації. Найдовша вісь одного такого робота проходить по ряду формувачів лотків із ходом, що перевищує 50 футів.

Щоб доставити аркуші гофрованого картону до чотирьох машин для формування лотків, робот спочатку збирає вантаж картону зі спеціально створеного дока, який утримує піддони з листами гофрованого картону. Потім робот доставляє картонний вантаж до кожної форми лотка. Завдяки своїй швидкості (до 4 м/с) робот може легко переміщатися по чотирьох лотках — навіть при продуктивності до 35 лотків на хвилину.

У системі безпеки використовуються розсувні ворота та датчики, які піднімаються від доглядаючих машин, щоб огороджувати робота за потреби, що є менш дорогим рішенням, ніж шестиосьові роботи, встановлені на підлозі.

Ця система також включає всі елементи керування та спеціальний EoAT, здатний працювати зі стопками гофрованих листів, які непередбачувано відрізняються за висотою та вагою. Оснащення може витримувати навантаження до 50 кг без випуску. Це рішення звільняє операторів, яким колись доводилося піднімати картонні пачки з піддонів і нахилятися, щоб помістити їх у формувальні машини. Автоматизація цих завдань звільнила персонал від можливості зосередитися на менш виснажливій роботі. Великі транспортні роботи є лише одним із прикладів можливостей декартових робототехнічних систем у налаштуваннях пакування. Деякі постачальники також розробили системи палетування та депалетування на основі аналогічних декартових підходів. Усі такі роботи використовують три лінійні ступені, оснащені датчиками, елементами керування та кінцевими інструментами для максимально ефективної автоматизації пакування.