Kun ajattelet teollisuusrobottia, mitä mieleesi tulee?

Tällaiset nivelletyt robotit ovat laajalti tunnettuja autovalmistajien mainosten ja robottien tanssikohtausten ansiosta. Myös SCARA-robotit (Selective Compliance Articulated Robot Arm) ovat tunnettuja niiden käyttöönoton ja yleistymisen ansiosta tehtaissa 1980-luvun alkupuolelta lähtien. Molemmat – nivelletyt ja SCARA-robotit – yhdistävät lineaarisen ja pyörivän liikkeen, mikä mahdollistaa monimutkaisten tehtävien helpon ohjattavuuden. Nivelletyt robotit ovat analogisia ihmisen käsivarren kanssa, ja niillä on kuusi liikeakselia – kolme etenevää (lineaarista) ja kolme pyörivää (ajattele olkapäätäsi, kyynärpäätäsi ja rannettasi). SCARA-roboteilla on neljä liikeakselia – X, Y, Z ja theta (hieman kuten käsivartesi, jos olkapääsi olisi liikkumaton).

Kartesilaiset robotit ovat harvinaisempia populaarikulttuurissa, mutta kaikkialla läsnä teollisissa sovelluksissa pakkaamisesta puolijohdevalmistukseen. Kuten nimestä voi päätellä, nämä robotit työskentelevät kolmella karteesisella akselilla – X, Y ja Z – vaikka ne voivat sisältää theeta-akselin varren päätytyökaluja varten. Vaikka ne ovat vähemmän "seksikkäitä" kuin nivel- ja SCARA-robotit, karteesiset robotit ovat paljon monipuolisempia, niillä on suurempi kuormituskapasiteetti kokoonsa nähden ja monissa tapauksissa parempi tarkkuus. Ne ovat myös erittäin mukautuvia, koska akseleita voidaan päivittää tai muuttaa suhteellisen vähäisellä uudelleenkonfiguroinnilla kehittyvien tuote- tai sovellusvaatimusten mukaisesti.

Kartesisia robotteja rajoittaa kuitenkin niiden luontaisesti ulokepalkkimainen rakenne, joka rajoittaa niiden kuormituskykyä. Tämä pätee erityisesti silloin, kun uloimmalla (Y- tai Z-) akselilla on pitkä iskunpituus, mikä aiheuttaa suuren momenttikuormituksen tukiakseleille. Tapauksissa, joissa tarvitaan pitkiä iskunpituuksia ja suuria kuormia, portaalirobotti on paras ratkaisu.

Kartesialaisesta Gantryyn:

Gantry-robotti on muunneltu karteesisen robotin tyyli, jossa käytetään kahta X-akselia (tai perusakselia) karteesisissa roboteissa käytetyn yhden perusakselin sijaan. Lisä-X-akseli (ja joskus lisä-Y- ja Z-akselit) mahdollistavat robotille suurempien kuormien ja voimien käsittelyn, mikä tekee niistä ihanteellisia raskaiden hyötykuormien poimimiseen ja sijoittamiseen tai osien lastaamiseen ja purkamiseen. Jokainen akseli perustuu lineaaritoimilaitteeseen, olipa kyseessä sitten alkuperäisen valmistajan tai integraattorin kokoama "kotitekoinen" toimilaite tai lineaariliikeyrityksen esikoottu toimilaite. Tämä tarkoittaa, että vaihtoehtoja on lähes rajattomasti, ja ne mahdollistavat minkä tahansa yhdistelmän suuria nopeuksia, pitkiä iskuja, raskaita hyötykuormia ja korkeaa paikannustarkkuutta. Vaativiin olosuhteisiin tai alhaiseen melutasoon liittyvät erityisvaatimukset on helppo ottaa huomioon, ja jos sovellus vaatii samanaikaisia ​​mutta itsenäisiä prosesseja, vaakasuorat akselit voidaan rakentaa lineaarimoottoreilla käyttäen useita vaunuja.

Gantry-robotit asennetaan tyypillisesti työalueen yläpuolelle (tästä johtuu yleinen termi "yläpuolinen gantry"), mutta jos osa ei sovellu käsiteltäväksi ylhäältä päin, kuten aurinkokennojen ja -moduulien tapauksessa, gantry voidaan konfiguroida työskentelemään osan alapuolelta. Ja vaikka gantry-robotteja pidetään tyypillisesti erittäin suurina järjestelminä, ne sopivat myös pienemmille, jopa pöytäkoneen kokoisille koneille. Koska gantry-robotilla on kaksi X- eli perusakselia, Y- ja Z-akseleiden aiheuttama momenttikuorma sekä työkuorma ratkaistaan ​​X-akseleihin kohdistuvina voimina. Tämä lisää merkittävästi järjestelmän jäykkyyttä ja useimmissa tapauksissa mahdollistaa pidemmät iskunpituudet ja suuremmat nopeudet akseleille kuin vastaavalle karteesiselle robotille.

Kun kaksi akselia on rinnakkain, on yleistä, että moottori käyttää vain toista niistä, jotta vältetään juuttuminen, joka voisi johtua akselien välisestä hieman epätahtisesta liikkeestä. Molempien akselien käyttämisen sijaan käytetään yhdistävää akselia tai vääntömomenttiputkea moottorin tehon siirtämiseen toiselle akselille. Joissakin tapauksissa toinen akseli voi olla "tyhjäkäyntipyörä" tai seuraaja, joka koostuu lineaariohjaimesta kuorman tukemiseksi, mutta ei käyttömekanismia. Päätös siitä, käytetäänkö toista akselia ja miten sitä käytetään, riippuu kahden akselin välisestä etäisyydestä, kiihtyvyysnopeudesta ja niiden välisen liitoksen jäykkyydestä. Vain yhden akselin käyttäminen alentaa myös järjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta.

Kartesiaanisen tai portaalirobotin mitoitus on monimutkaisempaa kuin SCARA- tai nivelrobotin (jotka tyypillisesti määritetään kolmella parametrilla: ulottuvuus, nopeus ja tarkkuus), mutta valmistajat ovat helpottaneet prosessia viime vuosina ottamalla käyttöön esikonfiguroituja järjestelmiä ja online-työkaluja, kuten Rexrothin EasySelect-konfiguraattorin tai Adeptin 3D Linear Modules Builderin. Näiden työkalujen avulla käyttäjä voi määrittää akselien suunnan ja koon sekä perusparametrit iskunpituudelle, kuormitukselle ja nopeudelle. Ladattavat CAD-tiedostot ovat myös vakiotarjous karteesisten ja portaalirobottien valmistajilta, joten ne on helppo integroida suunnitteluun tai työnkulun asetteluun, aivan kuten SCARA- ja nivelrobotit. Vaikka nivel- ja SCARA-robotit on helppo tunnistaa ja karteesisia robotteja käytetään laajalti, portaalisuunnittelu voittaa niiden luontaiset rajoitukset kuormituksen, nopeuden, ulottuvuuden ja toistettavuuden suhteen vertaansa vailla olevalla räätälöinti- ja joustavuustasolla. Lyhyesti sanottuna portaalirobotit tarjoavat parhaan yhdistelmän hyötykuormaa ja iskunpituutta.