פעולות ייצור ואריזה המשתמשות בפעולות ידניות של טיפול בחומרים או בחלקים יכולות להפיק תועלת מיידית מאוטומציה עם רובוטים קרטזיים בעלי מהלך ארוך, בעלי כלי קצה מותאמים אישית (EoAT) ויכולות חישה מתקדמות. רובוטים אלה יכולים לתמוך במגוון מכונות כדי לבצע משימות ידניות, כגון טיפול במכונה או העברת חלקים בתהליך.

רובוטים קרטזיים מורכבים משני שלבי מיקום ליניאריים מתואמים או יותר... כך שייתכן שזה לא הדבר הראשון שעולה בראש אם מהנדס תכנון חדש בתחום האוטומציה. רבים משווים רובוטים לרובוטיקה בעלת זרועות מפרקיות בעלות שישה צירים שהתעשייה מיישמת יותר ויותר ברצפות מפעלים. אפילו מהנדסי אוטומציה מנוסים עשויים לזלזל ברובוטים קרטזיים... למקד את תשומת הלב במודלים של שישה צירים. עם זאת, התעלמות מהיתרונות של מערכת קרטזית בעלת מהלך ארוך יכולה להיות טעות יקרה - במיוחד ביישומים הדורשים מהרובוט:

1. טיפול במכונות מרובות

2. להגיע לאורכים ארוכים

3. בצעו פעולות פשוטות וחוזרות על עצמן.

הבעיה עם רובוטים בעלי שישה צירים

מסיבה טובה, רובוטים בעלי זרועות מפרקיות בולטים במפעלי ייצור ואריזה אוטומטיים רבים... במיוחד בהרכבת אלקטרוניקה ובתעשייה הרפואית. כאשר זרועות רובוטיות בגודל הנכון יכולות להתמודד עם מטענים גדולים עם הגמישות לבצע משימות אוטומטיות רבות ושונות המבוצעות על ידי תכנות (ומשלימות על ידי החלפות כלי עבודה בקצה הזרוע). אבל רובוטים בעלי שישה צירים יכולים להיות יקרים ולדרוש צפיפות רובוטים גבוהה. האחרון הוא מונח המצביע על כך שמתקן כנראה יזדקק לרובוט נפרד עבור כל מכונת אריזה אחת או שתיים. כמובן, קיימים רובוטים בעלי שישה צירים גדולים ויקרים יותר עם טווחי הגעה לשרת יותר מכמה מכונות, אבל אפילו אלה אינם פתרונות אופטימליים מכיוון שהם מאלצים מהנדסי מפעל למקם מכונות סביב רובוט אחד גדול מאוד. רובוטים בעלי זרועות מפרקיות דורשים גם אמצעי בטיחות; צורכים שטח רצפה יקר; ותכנות ותחזוקה על ידי עובדים מיומנים.

הטיעון למערכות לינאריות קרטזיות בעלות מהלך ארוך

רובוטים קרטזיים עולים על אפשרויות רובוטיות בעלות שישה צירים במידה רבה משום שהם מפחיתים את צפיפות הרובוט הנדרשת. אחרי הכל, רובוט העברה קרטזי אחד בעל מהלך ארוך יכול לטפל במספר מכונות ללא הצורך בסידור מחדש של מכונות סביב הרובוט.

רובוטי העברה המותקנים מעל המכונות בהן הם מטפלים אינם צורכים שטח רצפה... מה שמפחית בתורו גם את דרישות הבטיחות. בנוסף, רובוטים קרטזיים דורשים מעט תכנות ותחזוקה לאחר ההתקנה הראשונית.

אזהרה אחת היא שיכולותיהן של מערכות רובוטיקה קרטזיות משתנות במידה רבה. למעשה, אם מהנדסים יחקרו רובוטים קרטזיים באינטרנט, הם ימצאו מערכות קטנות רבות המותאמות לפעולות איסוף והצבה במכונות ייצור או הרכבה. אלו הן למעשה שלבים ליניאריים המובנים בפתרונות קרטזיים מוכנים לשימוש - שונים מאוד מרובוטים להעברה שימושיים בפעולות גדולות יותר וצריכים לעמוד בפרמטרים הבאים.

נסיעות ארוכות:כל רובוט שנרכש לטיפול במספר מכונות גדולות חייב להיות בעל תנועות של 15 מטרים או יותר.

כלי עבודה בהתאמה אישית לקצה הזרוע וגרירה מרובה:רובוטים להעברה ארוכה מגיעים ליעילות מרבית כאשר הם מצוידים במספר קרונות הפועלים באופן עצמאי כדי לנוע לאורך הציר הראשי ... ומאפשרים לרובוט קרטזי נתון לבצע את עבודתם של רבים. הגדלת הפרודוקטיביות הזו היא כלים ייעודיים לטיפול בסחורות בצורה יעילה יותר מאשר רובוטים חשמליים סטנדרטיים (EoAT), כגון ואקום או אחיזות אצבעות. במקרים רבים, רובוטים חשמליים מותאמים אישית יכולים גם לפשט את התכנון של מערכות טיפול בחומרים הפועלות בשילוב עם הרובוט הקרטזי.

ארכיטקטורת בקרה פשוטה:חלק מהרובוטים הקרטזיאניים החדשים נמנעים מארכיטקטורות בקרה מסורתיות המבוססות על מנועים, הנעות ובקרים נפרדים עבור מנועי סרוו משולבים (כולל הנעות סרוו) כדי לבטל את הצורך בארון בקרה. יישומי הרובוט הקרטזיאני המורכבים ביותר עשויים עדיין לדרוש ארכיטקטורה מסורתית... אך מנועי סרוו משולבים מטפלים בזריזות בדרישות בקרת התנועה נקודה לנקודה של רוב הרובוטים הקרטזיאניים. כאשר מהנדס תכנון יכול להשתמש במנועי סרוו משולבים, האחרונים יכולים לסייע במקסום יתרון העלות של אוטומציה מבוססת קרטזית.

שימוש סלקטיבי:מכיוון שרובוטים קרטזיים מורכבים מעל או מאחורי המכונות בהן הם מטפלים, הם גם מאפשרים למשתמשים להפעיל את המכונות באופן ידני בעת הצורך - למשל, עבור ריצה קצרה בגודל מיוחד. שימוש סלקטיבי זה קשה עם רובוטים בעלי שישה צירים המותקנים על הרצפה שיכולים לחסום את הגישה למכונות.

דוגמה ספציפית של רובוט קרטזיאני

חלק מהרובוטים הקרטזיים מציעים מהלכים העולים על 15 מטרים (50 רגל) אפילו תוך כדי אספקת מהירויות של עד 4 מטר לשנייה. גררות סטנדרטיות עשויות לכלול טכנולוגיית הנעה כפולה של רצועה; גררות אחרות מכילות רצועת הנעה עליונה שמתפתלת בתוכה באופן רציף. האחרונה מונעת את שקיעת הרצועה בסידורים הפוכים או שלוחים ומאפשרת למספר גררות עצמאיות לפעול בו זמנית על ציר.

רצועות ארוכות מסבכות את תכנון הרובוט הקרטזיאני, מכיוון שהן פוגעות בקשיחות מערכת ההינע (מה שבתורו פוגע בביצועים). הסיבה לכך היא ששמירה על ערך מתח נתון על רצועות ארוכות היא מאתגרת... ו(מה שמחמיר את המצב) מתח הרצועה הוא אסימטרי ומשתנה. הבעיה הופכת רצועות ארוכות בעלות ביצועים נמוכים, בררניות ויקרה לבחירה בעלת ביצועים נמוכים, בררנית ויקרה למיקום מדויק.

לעומת זאת, שלבים ליניאריים בעלי מנוע נע שומרים על אורכי חגורה קצרים וצמודים וממוקמים בתוך הגררה כך שיוכלו להגיב לבקרות המושפעות מקודדים. הדיוק נשמר ללא קשר לאורך מערכת ההעברה הקרטזית... בין אם 4 מטר או 40 מטר.

דוגמה ליישום בתעשיית האריזות

יחידות רובוטיות קרטזיות בעלות מהלך ארוך פועלות ביישומי הזנה, קרטון ועיצוב מגשים ויכולות להתמודד עם פעולות אריזה ופריקה ממשטחים.

קחו בחשבון אריזות תוצרת חקלאית. בבקשה שהוגשה לאחרונה עבור חברת אריזה חקלאית בעמק המרכזי בקליפורניה, יצרן אחד סיפק רובוטים להעברה בעלי מהלך ארוך כדי להשתלב בצורה חלקה עם מערכת עיצוב המגשים הקיימת של IPAK. כל רובוט מטפל בעד ארבע מכונות בו זמנית, וממלא אותן בגיליונות קרטון גלי מוערמים. רובוטי הגנטרי בעלי שלושת הצירים מבוססים על שלבי סרוו-מנוע ליניאריים המונעים על ידי רצועה עמידה לאורכי מהלך בלתי מוגבלים, גררות הנעות באופן עצמאי ויכולת להרכיב את הבמה בכל כיוון. הציר הארוך ביותר ברובוט כזה עובר על גבי קבוצת מעצבי המגשים עם מהלך העולה על 15 מטרים.

כדי להעביר גיליונות קרטון גלי לארבע מכונות עיצוב המגשים, רובוט אוסף תחילה מטען קרטון מרציף בנוי במיוחד המכיל משטחי גיליונות קרטון גלי. לאחר מכן הרובוט מספק מטען קרטון לכל מכונות עיצוב מגשים. הודות למהירותו (עד 4 מטר לשנייה) הרובוט יכול בקלות להזיז ארבעה מכונות עיצוב מגשים - אפילו בתפוקה של עד 35 מגשים לדקה.

אבטחת בטיחות משתמשת בשערי הזזה עיליים ובחיישנים העולים מהמכונות המטופלות כדי לגדר את הרובוט לפי הצורך, ולקבל פתרון זול יותר מזה של רובוטים בעלי שישה צירים המותקנים על הרצפה.

כמו כן, כלולים במערכת זו כל הבקרות ומערכת EoAT מותאמת אישית המסוגלת לעבוד עם ערימות של יריעות גליות המשתנות באופן בלתי צפוי בגובה ובמשקל. הכלים יכולים להתמודד עם מטענים של עד 50 ק"ג ללא בעיה. הפתרון מקל על מפעילים שבעבר נאלצו להרים חבילות קרטון ממשטחים ולהישען כדי להכניס אותן למכונות העיצוב. אוטומציה של משימות אלו שחררה את הצוות להתמקד בעבודה פחות מתישה. רובוטי העברה גדולים הם רק דוגמה אחת למה שאפשרי עם מערכות רובוטיות קרטזיות במסגרות אריזה. חלק מהספקים פיתחו גם מערכות אריזה ופריקה ממשטחים המבוססות על גישות קרטזיות דומות. כל הרובוטים הללו משתמשים בשלושה שלבים ליניאריים המצוידים בחיישנים, בקרות וכלים בקצה הזרוע לאוטומציה של אריזה יעילה ויעילה ביותר.