मैनुअल सामग्री या पुर्जों के संचालन का उपयोग करने वाले विनिर्माण और पैकेजिंग कार्यों को लंबी यात्रा वाले कार्टेशियन रोबोटों के साथ स्वचालन से तत्काल लाभ मिल सकता है, जिनमें कस्टम एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग (EoAT) और उन्नत संवेदन क्षमताएँ होती हैं। ये रोबोट विभिन्न प्रकार की मशीनों को मशीन की देखभाल या प्रक्रियाधीन पुर्जों को स्थानांतरित करने जैसे अन्यथा मैनुअल कार्यों को करने में सहायता कर सकते हैं।

कार्टेशियन रोबोट दो या दो से ज़्यादा समन्वित रैखिक पोजिशनिंग चरणों से मिलकर बने होते हैं... इसलिए अगर कोई डिज़ाइन इंजीनियर ऑटोमेशन के क्षेत्र में नया है, तो शायद यह पहली चीज़ न हो जो उसके दिमाग में आए। कई लोग रोबोट की तुलना छह-अक्षीय आर्टिकुलेटेड-आर्म रोबोटिक्स से करते हैं, जिसका इस्तेमाल उद्योग कारखानों में तेज़ी से कर रहा है। अनुभवी ऑटोमेशन इंजीनियर भी कार्टेशियन रोबोट को कम महत्व दे सकते हैं... और छह-अक्षीय मॉडलों पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। फिर भी, लंबी यात्रा वाले कार्टेशियन सिस्टम के लाभों को नज़रअंदाज़ करना एक महंगी गलती हो सकती है—खासकर उन अनुप्रयोगों में जहाँ रोबोट को:

1. कई मशीनों का रखरखाव करें

2. लंबी लंबाई तक पहुँचें

3. सरल एवं दोहराव वाले कार्य करें।

छह-अक्ष रोबोट के साथ समस्या

अच्छे कारण से, आर्टिकुलेटेड आर्म रोबोट असंख्य स्वचालित विनिर्माण और पैकेजिंग सुविधाओं में प्रमुख हैं... विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबली और चिकित्सा उद्योग में। जब उचित आकार के होते हैं तो ऐसे रोबोटिक आर्म प्रोग्रामिंग द्वारा निर्देशित कई अलग-अलग स्वचालित कार्यों को करने के लचीलेपन के साथ बड़े पेलोड को संभाल सकते हैं (और आर्म के अंत में टूलिंग परिवर्तनों द्वारा पूरक)। लेकिन छह-अक्ष वाले रोबोट महंगे हो सकते हैं और उन्हें उच्च रोबोट घनत्व की आवश्यकता होती है। उत्तरार्द्ध एक ऐसा शब्द है जो इंगित करता है कि एक सुविधा को हर एक या दो पैकेजिंग मशीनों के लिए एक अलग रोबोट की आवश्यकता होगी। बेशक, कुछ बड़े और अधिक महंगे छह-अक्ष वाले रोबोट मौजूद हैं जो एक से अधिक मशीनों की सेवा कर सकते हैं, लेकिन ये भी उप-इष्टतम समाधान हैं क्योंकि वे प्लांट इंजीनियरों को एक बहुत बड़े रोबोट के चारों ओर मशीनों को रखने के लिए मजबूर करते हैं

लंबी-यात्रा कार्टेशियन रैखिक प्रणालियों का मामला

कार्टेशियन रोबोट छह-अक्षीय रोबोटिक विकल्पों से काफी हद तक बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि वे आवश्यक रोबोट घनत्व को कम करते हैं। आखिरकार, एक लंबी यात्रा वाला कार्टेशियन स्थानांतरण रोबोट, रोबोट के चारों ओर मशीनों को पुनर्व्यवस्थित किए बिना, कई मशीनों की देखभाल कर सकता है।

मशीनों के ऊपर लगाए गए ट्रांसफर रोबोट आमतौर पर ज़मीन की ज़्यादा जगह नहीं घेरते... जिससे सुरक्षा की ज़रूरत भी कम हो जाती है। इसके अलावा, कार्टेशियन रोबोट को शुरुआती सेटअप के बाद बहुत कम प्रोग्रामिंग और रखरखाव की ज़रूरत होती है।

एक चेतावनी यह है कि कार्टेशियन रोबोटिक्स प्रणालियों की क्षमताएँ व्यापक रूप से भिन्न होती हैं। वास्तव में, यदि इंजीनियर ऑनलाइन कार्टेशियन रोबोटों पर शोध करते हैं, तो उन्हें उत्पादन या असेंबली मशीनों पर पिक-एंड-प्लेस संचालन के लिए अनुकूलित कई छोटे सिस्टम मिलेंगे। ये मूलतः रैखिक चरण होते हैं जो तैयार कार्टेशियन समाधानों में निर्मित होते हैं - बड़े कार्यों में उपयोगी और निम्नलिखित मापदंडों को पूरा करने वाले ट्रांसफर रोबोटों से बहुत अलग।

लंबी यात्राएं:कई बड़ी मशीनों की देखभाल के लिए खरीदे गए किसी भी रोबोट की स्ट्रोक क्षमता 50 फीट या उससे अधिक होनी चाहिए।

मल्टीपल कैरिज और कस्टम एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग:लॉन्ग ट्रांसफर रोबोट तब सबसे ज़्यादा प्रभावी होते हैं जब उनमें मुख्य अक्ष पर घूमने के लिए कई स्वतंत्र रूप से काम करने वाले कैरिज लगे होते हैं... जिससे किसी कार्टेशियन रोबोट को कई लोगों का काम करने की क्षमता मिलती है। इस उत्पादकता को बढ़ाने के लिए, विशेष रूप से निर्मित उपकरण, वैक्यूम या फिंगर ग्रिपर जैसे तैयार EoAT की तुलना में सामानों को ज़्यादा प्रभावी ढंग से संभालते हैं। कई मामलों में, कस्टम EoAT, कार्टेशियन रोबोट के साथ मिलकर काम करने वाले मटेरियल हैंडलिंग सिस्टम के डिज़ाइन को भी सरल बना सकता है।

सरलीकृत नियंत्रण वास्तुकला:कुछ नए कार्टेशियन रोबोट, नियंत्रण कैबिनेट की आवश्यकता को समाप्त करने के लिए, एकीकृत सर्वोमोटर्स (सर्वोड्राइव सहित) के लिए अलग-अलग मोटर, ड्राइव और नियंत्रकों पर आधारित पारंपरिक नियंत्रण आर्किटेक्चर का उपयोग नहीं करते हैं। सबसे जटिल कार्टेशियन-रोबोट अनुप्रयोगों के लिए अभी भी एक पारंपरिक आर्किटेक्चर की आवश्यकता हो सकती है... लेकिन एकीकृत सर्वोमोटर्स अधिकांश कार्टेशियन रोबोट्स की बिंदु-से-बिंदु गति नियंत्रण आवश्यकताओं को कुशलता से पूरा करते हैं। जब एक डिज़ाइन इंजीनियर एकीकृत सर्वोमोटर्स का उपयोग कर सकता है, तो बाद वाला कार्टेशियन-आधारित स्वचालन के लागत लाभ को अधिकतम करने में मदद कर सकता है।

चयनात्मक उपयोग:चूँकि कार्टेशियन रोबोट अपनी मशीनों के ऊपर या पीछे लगे होते हैं, इसलिए वे उपयोगकर्ताओं को ज़रूरत पड़ने पर मशीनों को मैन्युअल रूप से चलाने की सुविधा भी देते हैं—उदाहरण के लिए, किसी विशेष आकार के छोटे ऑपरेशन के लिए। यह चयनात्मक उपयोग ज़मीन पर लगे छह-अक्षीय रोबोटों के साथ मुश्किल होता है जो मशीनों तक पहुँच को अवरुद्ध कर सकते हैं।

विशिष्ट कार्टेशियन-रोबोट उदाहरण

कुछ कार्टेशियन रोबोट 4 मीटर/सेकंड की गति प्रदान करते हुए भी 50 फीट से ज़्यादा की दूरी तय कर सकते हैं। मानक कैरिज में दोहरी-बेल्ट ड्राइव तकनीक शामिल हो सकती है; कुछ अन्य कैरिज में एक ऊपरी ड्राइव बेल्ट होती है जो लगातार अंदर लूप करती रहती है। बाद वाला, उल्टे या कैंटिलीवर व्यवस्था में बेल्ट के ढीलेपन को रोकता है और कई स्वतंत्र कैरिज को एक अक्ष पर एक साथ संचालित करने की अनुमति देता है।

लंबी बेल्ट कार्टेशियन रोबोट डिज़ाइन को जटिल बना देती हैं, क्योंकि वे ड्राइवलाइन की कठोरता को कम कर देती हैं (जिससे प्रदर्शन भी कम हो जाता है)। ऐसा इसलिए है क्योंकि लंबी बेल्ट पर एक निश्चित तनाव मान बनाए रखना चुनौतीपूर्ण होता है... और (जो स्थिति को और भी बदतर बनाता है) बेल्ट का तनाव असममित और परिवर्तनशील होता है। यह समस्या लंबी रीसर्क्युलेटिंग बेल्ट को सटीक स्थिति निर्धारण के लिए एक कमज़ोर, जटिल और महंगा विकल्प बनाती है।

इसके विपरीत, चल-मोटर रैखिक चरण बेल्ट की लंबाई को छोटा और सघन रखते हैं और कैरिज के भीतर स्थित होते हैं ताकि वे एनकोडर-सूचित नियंत्रणों पर प्रतिक्रिया दे सकें। कार्टेशियन स्थानांतरण-प्रणाली की लंबाई चाहे 4 मीटर हो या 40 मीटर, सटीकता बनी रहती है।

पैकेजिंग उद्योग में अनुप्रयोग उदाहरण

लंबी यात्रा वाली कार्टेशियन रोबोट स्थानांतरण इकाइयां फीडिंग, कार्टनिंग और ट्रे-फॉर्मिंग अनुप्रयोगों में काम करती हैं और पैलेटाइजिंग और डिपैलेटाइजिंग कार्यों को संभाल सकती हैं।

उत्पाद पैकेजिंग पर विचार करें। कैलिफ़ोर्निया के सेंट्रल वैली स्थित एक कृषि पैकेजिंग कंपनी के लिए हाल ही में किए गए एक आवेदन में, एक निर्माता ने मौजूदा IPAK ट्रे-फॉर्मर सिस्टम के साथ सहज एकीकरण के लिए लंबी-यात्रा वाले ट्रांसफर रोबोट उपलब्ध कराए। प्रत्येक रोबोट एक समय में चार मशीनों की देखभाल करता है और उन्हें नालीदार कार्डबोर्ड की ढेरदार शीटों से भरता है। तीन-अक्षीय गैन्ट्री रोबोट असीमित यात्रा लंबाई, स्वतंत्र रूप से गतिमान कैरिज और किसी भी दिशा में स्टेज को माउंट करने की क्षमता के लिए भारी-भरकम बेल्ट-चालित रैखिक सर्वोमोटर चरणों पर आधारित हैं। ऐसे ही एक रोबोट की सबसे लंबी धुरी 50 फीट से अधिक के स्ट्रोक के साथ ट्रे फॉर्मर के समूह के ऊपर चलती है।

चार ट्रे बनाने वाली मशीनों में नालीदार कार्डबोर्ड की शीट पहुँचाने के लिए, एक रोबोट पहले नालीदार कार्डबोर्ड-शीट पैलेट रखने वाले एक विशेष रूप से निर्मित डॉक से कार्डबोर्ड का एक लोड उठाता है। फिर रोबोट प्रत्येक ट्रे बनाने वाली मशीन में एक कार्डबोर्ड लोड पहुँचाता है। अपनी गति (4 मीटर/सेकंड) की बदौलत, रोबोट आसानी से चार ट्रे बनाने वाली मशीनों को गति दे सकता है—यहाँ तक कि 35 ट्रे प्रति मिनट की आउटपुट पर भी।

सुरक्षा गार्डिंग में ओवरहेड स्लाइडिंग गेट और सेंसर का उपयोग किया जाता है, जो आवश्यकतानुसार रोबोट को घेरने के लिए मशीनों से ऊपर उठते हैं, यह एक ऐसा समाधान है जो फर्श पर लगे छह-अक्षीय रोबोट की तुलना में कम खर्चीला है।

इस प्रणाली में सभी नियंत्रण और कस्टम EoAT भी शामिल हैं जो नालीदार चादरों के ढेर के साथ काम करने में सक्षम हैं जिनकी ऊँचाई और वजन में अप्रत्याशित रूप से भिन्नता होती है। टूलींग बिना किसी समस्या के 50 किलोग्राम तक के पेलोड को संभाल सकती है। यह समाधान उन ऑपरेटरों को राहत देता है जिन्हें पहले पैलेट से कार्डबोर्ड बंडलों को उठाना और उन्हें बनाने वाली मशीनों में डालने के लिए झुकना पड़ता था। इन कार्यों को स्वचालित करने से कर्मचारी कम थकाऊ काम पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। बड़े ट्रांसफर रोबोट पैकेजिंग सेटिंग्स में कार्टेशियन रोबोट सिस्टम के साथ क्या संभव है, इसका एक उदाहरण मात्र हैं। कुछ आपूर्तिकर्ताओं ने समान कार्टेशियन दृष्टिकोणों के आधार पर पैलेटाइजिंग और डीपैलेटाइजिंग सिस्टम भी विकसित किए हैं। ऐसे सभी रोबोट अधिकतम प्रभावी और कुशल पैकेजिंग स्वचालन के लिए सेंसर, नियंत्रण और एंड-ऑफ-आर्म टूलिंग से सुसज्जित तीन रैखिक चरणों का उपयोग करते हैं।