כשחושבים על רובוט תעשייתי, מה עולה לכם בראש?

רובוטים מפרקיים כמו אלה מוכרים באופן נרחב, הודות לפרסומות של חברות רכב ולסצנות ריקוד רובוטים. רובוטים מסוג SCARA (זרוע רובוטית מפרקית בעלת תאימות סלקטיבית) מוכרים גם הם היטב בשל אימוץם והתפשטותם במפעלים מתחילת שנות ה-80. שניהם - רובוטים מפרקיים ורובוטים מסוג SCARA - משלבים תנועה לינארית וסיבובית, וכתוצאה מכך יכולים לתמרון משימות מורכבות. רובוטים מפרקיים דומים לזרוע האנושית, עם שישה צירי תנועה - שלושה טרנסלציוניים (לינאריים) ושלושה סיבוביים (חשבו על הכתף, המרפק ופרק כף היד). לרובוטי SCARA ארבעה צירי תנועה - X, Y, Z ותטא (בדומה לזרוע, אם הכתף שלכם הייתה מקובעת).

פחות נפוצים בתרבות הפופולרית, אך נפוצים ביישומים תעשייתיים, החל מאריזה ועד ייצור מוליכים למחצה. כפי ששמם מרמז, רובוטים אלה פועלים בשלושת הצירים הקרטזיים - X, Y ו-Z - למרות שהם יכולים לכלול ציר תטא עבור כלי עבודה בקצה הזרוע. בעוד שהם פחות "סקסיים" מרובוטים מפרקיים ו-SCARA, רובוטים קרטזיים הם הרבה יותר רב-תכליתיים, עם קיבולות עומס גבוהות יותר לגודלם, ובמקרים רבים, דיוק טוב יותר. הם גם ניתנים להתאמה אישית רבה, שכן ניתן לשדרג או לשנות את הצירים עם מעט יחסית שינוי תצורה כדי להתאים לדרישות המוצר או היישום המתפתחות.

רובוטים קרטזיים, לעומת זאת, מוגבלים על ידי עיצובם הקנטיליברי מטבעו, אשר מגביל את כושר העומס שלהם. זה נכון במיוחד כאשר לציר החיצוני ביותר (Y או Z) יש אורך מהלך ארוך, מה שגורם לעומס מומנט גדול על הצירים התומכים. במקרים בהם נדרשים מהלכים ארוכים ועומסים גבוהים, רובוט גנטרי הוא הפתרון הטוב ביותר.

מקרטזי לגנטרי:

רובוט גנטרי הוא סגנון שונה של רובוט קרטזיאני, המשתמש בשני צירי X (או בסיס) במקום ציר בסיס יחיד המצוי בקרטזים. ציר ה-X הנוסף (ולפעמים צירי Y ו-Z נוספים) מאפשר לרובוט להתמודד עם עומסים וכוחות גדולים יותר, מה שהופך אותם לאידיאליים לאיסוף ומיקום של מטענים כבדים או לטעינה ופריקה של חלקים. כל ציר מבוסס על מפעיל ליניארי, בין אם מדובר במפעיל "תוצרת בית" המורכב על ידי יצרן הציוד המקורי או המשלב, או במפעיל המורכב מראש מחברת תנועה ליניארית. משמעות הדבר היא שישנן אפשרויות כמעט בלתי מוגבלות המאפשרות כל שילוב של מהירויות גבוהות, מהלכים ארוכים, מטענים כבדים ודיוק מיקום גבוה. דרישות מיוחדות לסביבות קשות או רעש נמוך משולבות בקלות, ואם היישום דורש תהליכים בו זמנית אך עצמאיים, ניתן לבנות את הצירים האופקיים עם מנועים ליניאריים באמצעות מספר גררות.

רובוטי גנטרי מותקנים בדרך כלל מעל אזור העבודה (ומכאן המונח הנפוץ "גנטרי עילי"), אך אם החלק אינו מתאים לטיפול מלמעלה, כמו במקרה של תאים סולאריים ומודולים, ניתן להגדיר את הגנטרי לעבוד מלמטה. ובעוד שרובוטי גנטרי נחשבים בדרך כלל למערכות גדולות מאוד, הם מתאימים גם למכונות קטנות יותר, אפילו בגודל שולחני. מכיוון שלרובוט גנטרי יש שני צירי X, או צירי בסיס, עומס המומנט המוצג על ידי צירי Y ו-Z, כמו גם מטען העבודה, מתפרקים ככוחות על צירי X. זה מגביר משמעותית את קשיחות המערכת, וברוב המקרים מאפשר לצירים אורכי מהלך ארוכים יותר ומהירויות גבוהות יותר מאשר רובוט קרטזי דומה.

כאשר ישנם שני צירים במקביל, מקובל שרק אחד מהם מונע על ידי המנוע, על מנת למנוע קשירה שעלולה לנבוע מתנועה מעט לא מסונכרנת בין השניים. במקום להניע את שני הצירים, משתמשים בציר מחבר או צינור מומנט להעברת כוח המנוע לציר השני. ובמקרים מסוימים, הציר השני יכול להיות "ציר סרק" או עוקב, המורכב ממוביל ליניארי המספק תמיכה לעומס, אך ללא מנגנון הנעה. ההחלטה האם וכיצד להניע את הציר השני תלויה במרחק בין שני הצירים, קצב התאוצה וקשיחות החיבור ביניהם. הנעת ציר אחד בלבד בזוג צירים גם מפחיתה את העלות והמורכבות של המערכת.

קביעת גודל של רובוט קרטזי או גנטרי מורכבת יותר מקביעת גודל של רובוט SCARA או רובוט מפרק (אשר בדרך כלל מוגדרים עם שלושה פרמטרים: טווח, מהירות ודיוק), אך יצרנים הקלו על התהליך בשנים האחרונות על ידי הצגת מערכות מוגדרות מראש וכלים מקוונים, כגון EasySelect configurator של Rexroth או 3D Linear Modules Builder של Adept. כלים אלה מאפשרים למשתמש לציין את הכיוון והגודל של הצירים, כמו גם פרמטרים בסיסיים של מהלך, עומס ומהירות. קבצי CAD להורדה הם גם הצעה סטנדרטית מיצרני רובוטים קרטזיים וגנטרי, מה שהופך אותם לקלים לשילוב בעיצוב או פריסת זרימת עבודה, בדומה לרובוטים SCARA ופרקטיים. בעוד שרובוטים מפרקטיים ו-SCARA מזוהים בקלות, ורובוטים קרטזיים נפרסים באופן נרחב, עיצוב הגנטרי מתגבר על המגבלות הטבועות שלהם בעומס, מהירות, טווח וחזרתיות, עם רמת התאמה אישית וגמישות שאין שני לה. במילה אחת, רובוטי גנטרי מציעים את השילוב הטוב ביותר של מטען ומהלך.