Manuel malzeme veya parça taşıma işlemlerini kullanan üretim ve paketleme operasyonları, özel uç kol takımlarına (EoAT) ve gelişmiş algılama yeteneklerine sahip uzun mesafeli Kartezyen robotlarla otomasyondan anında fayda sağlayabilir. Bu robotlar, makine bakımı veya işlem halindeki parçaların transferi gibi aksi takdirde manuel olarak yapılan görevleri yerine getirmek için çeşitli makineleri destekleyebilir.

Kartezyen robotlar, iki veya daha fazla koordineli doğrusal konumlandırma aşamasından oluşur... bu nedenle, otomasyona yeni başlayan bir tasarım mühendisinin aklına ilk gelen şey olmayabilir. Birçoğu robotları, endüstrinin fabrika zeminlerinde giderek daha fazla kullandığı altı eksenli mafsallı kollu robotlarla eşleştirir. Deneyimli otomasyon mühendisleri bile Kartezyen robotları hafife alabilir... dikkatlerini altı eksenli modellere odaklayabilirler. Ancak uzun mesafeli bir Kartezyen sistemin faydalarını göz ardı etmek, özellikle robotun şu görevleri yerine getirmesini gerektiren uygulamalarda maliyetli bir hata olabilir:

1. Birden fazla makineyi yönetmek

2. Uzun mesafelere ulaşmak

3. Basit ve tekrarlayan işlemleri gerçekleştirin.

Altı eksenli robotlarla ilgili sorun

Mafsallı kollu robotların, özellikle elektronik montaj ve tıp endüstrisinde olmak üzere, sayısız otomatik üretim ve paketleme tesisinde öne çıkmasının haklı bir nedeni var. Uygun boyutta olduklarında, bu tür robot kolları, programlama ile komut edilen (ve kol ucundaki alet değişiklikleriyle tamamlanan) birçok farklı otomatik görevi yerine getirme esnekliğiyle büyük yükleri taşıyabilir. Ancak altı eksenli robotlar pahalı olabilir ve yüksek robot yoğunluğu gerektirir. İkincisi, bir tesisin muhtemelen her bir veya iki paketleme makinesi için ayrı bir robota ihtiyaç duyacağı anlamına gelir. Elbette, birkaç makineden daha fazlasına hizmet edebilecek erişime sahip daha büyük ve daha pahalı altı eksenli robotlar da mevcuttur, ancak bunlar bile optimum çözümler değildir çünkü tesis mühendislerini makineleri çok büyük bir robotun etrafına yerleştirmeye zorlarlar. Mafsallı kollu robotlar ayrıca güvenlik koruması gerektirir; değerli zemin alanını tüketir; ve yetenekli çalışanlar tarafından programlama ve bakım gerektirir.

Uzun mesafeli Kartezyen doğrusal sistemler için gerekçeler

Kartezyen robotlar, altı eksenli robot seçeneklerine kıyasla büyük ölçüde daha iyi performans gösterirler çünkü gerekli robot yoğunluğunu azaltırlar. Sonuçta, uzun mesafeli bir Kartezyen transfer robotu, makineleri robotun etrafında yeniden düzenlemeye gerek kalmadan birden fazla makineye hizmet verebilir.

Makinelerin üzerine monte edilen transfer robotları, zemin alanı kaplamazlar... bu da güvenlik önlemlerine olan ihtiyacı azaltır. Ayrıca, Kartezyen robotlar ilk kurulumdan sonra az programlama ve bakım gerektirir.

Bir uyarı olarak, Kartezyen robotik sistemlerin yetenekleri oldukça değişkendir. Aslında, mühendisler Kartezyen robotları çevrimiçi olarak araştırırlarsa, üretim veya montaj makinelerinde alma ve yerleştirme işlemleri için optimize edilmiş birçok küçük sistem bulacaklardır. Bunlar esasen hazır Kartezyen çözümlere entegre edilmiş doğrusal aşamalardır; daha büyük işlemlerde kullanılan ve aşağıdaki parametreleri karşılaması gereken transfer robotlarından çok farklıdırlar.

Uzun yolculuklar:Birden fazla büyük makineye hizmet etmek üzere satın alınan herhangi bir robotun, en az 50 fit (yaklaşık 15 metre) hareket mesafesine sahip olması gerekir.

Çoklu taşıma sistemi ve özel uç kol takımı:Uzun transfer robotları, ana eksen boyunca hareket etmek üzere birden fazla bağımsız hareket eden taşıyıcı ile donatıldığında maksimum verimliliğe ulaşır... bu da belirli bir Kartezyen robotun birçok robotun işini yapabilmesini sağlar. Bu verimliliği artıran şey, vakum veya parmak tutucular gibi hazır EoAT'lerden daha etkili bir şekilde malzeme taşımak için özel olarak tasarlanmış ekipmanlardır. Birçok durumda, özel EoAT, Kartezyen robotla birlikte çalışan malzeme taşıma sistemlerinin tasarımlarını da basitleştirebilir.

Basitleştirilmiş kontrol mimarisi:Bazı yeni nesil Kartezyen robotlar, ayrı motorlar, sürücüler ve kontrol ünitelerine dayalı geleneksel kontrol mimarilerini terk ederek, kontrol kabinine olan ihtiyacı ortadan kaldırmak için entegre servo motorlar (servo sürücülerle birlikte) kullanmaktadır. En karmaşık Kartezyen robot uygulamaları hala geleneksel bir mimari gerektirebilir… ancak entegre servo motorlar, çoğu Kartezyen robotun noktadan noktaya hareket kontrol gereksinimlerini ustaca karşılar. Bir tasarım mühendisi entegre servo motorları kullanabildiğinde, bu durum Kartezyen tabanlı otomasyonun maliyet avantajını en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olabilir.

Seçici kullanım:Kartezyen robotlar, bakımını yaptıkları makinelerin üstüne veya arkasına monte edildikleri için, gerektiğinde kullanıcıların makineleri manuel olarak çalıştırmasına da olanak tanırlar; örneğin, özel bir boyutta kısa süreli bir çalışma için. Bu seçici kullanım, makinelere erişimi engelleyebilen zemine monte edilmiş altı eksenli robotlarda zordur.

Belirli bir Kartezyen robot örneği

Bazı Kartezyen robotlar, saniyede 4 metreye varan hızlara ulaşırken bile 50 fitten fazla hareket mesafesi sunabiliyor. Standart taşıyıcılar çift kayışlı tahrik teknolojisi içerebilir; bazı diğer taşıyıcılar ise sürekli olarak iç içe geçen bir üst tahrik kayışına sahiptir. İkincisi, ters veya konsol düzenlemelerde kayış sarkmasını önler ve birden fazla bağımsız taşıyıcının aynı anda bir eksen üzerinde çalışmasına olanak tanır.

Uzun kayışlar, tahrik hattı sertliğini (bu da performansı düşürür) azalttığı için Kartezyen robot tasarımını karmaşıklaştırır. Bunun nedeni, uzun kayışlarda belirli bir gerilim değerini korumanın zor olması ve (işleri daha da kötüleştiren) kayış geriliminin asimetrik ve değişken olmasıdır. Bu sorun, uzun devridaim kayışlarını hassas konumlandırma için düşük performanslı, hassas ve maliyetli bir seçenek haline getirir.

Buna karşılık, hareketli motorlu doğrusal hareket sistemleri, kayış uzunluklarını kısa ve sıkı tutar ve taşıyıcı içinde muhafaza ederek kodlayıcıdan gelen kontrol sinyallerine yanıt verebilir. Doğruluk, Kartezyen transfer sistemi uzunluğundan bağımsız olarak korunur… ister 4 m ister 40 m olsun.

Ambalaj sektöründe uygulama örneği

Uzun mesafeli Kartezyen robot transfer üniteleri, besleme, kartonlama ve tepsi oluşturma uygulamalarında çalışır ve paletleme ve palet boşaltma işlemlerini gerçekleştirebilir.

Örneğin, ürün ambalajını ele alalım. Kaliforniya'nın Orta Vadisi'ndeki bir tarım ambalaj şirketi için yapılan son bir uygulamada, bir üretici mevcut IPAK tepsi şekillendirme sistemiyle sorunsuz bir şekilde entegre olacak uzun mesafeli transfer robotları tedarik etti. Her robot aynı anda dört makineye kadar hizmet vererek, istiflenmiş oluklu mukavva levhalarla dolduruyor. Üç eksenli portal robotlar, sınırsız hareket uzunlukları, bağımsız hareket eden taşıyıcılar ve platformun herhangi bir yönde monte edilebilme özelliği için ağır hizmet tipi kayış tahrikli doğrusal servo motor platformlarına dayanmaktadır. Bu robotlardan birinin en uzun ekseni, 50 fitten fazla bir hareket mesafesiyle tepsi şekillendirme makinelerinin üzerinde hareket eder.

Robot, oluklu mukavva levhalarını dört tepsi şekillendirme makinesine teslim etmek için önce özel olarak inşa edilmiş bir yükleme rampasından bir yük karton alıyor; bu rampada oluklu mukavva levha paletleri bulunuyor. Ardından robot, her bir tepsi şekillendirme makinesine bir karton yükü teslim ediyor. Hızı (4 m/sn'ye kadar) sayesinde robot, dakikada 35 tepsi üretim kapasitesinde bile dört tepsi şekillendirme makinesini rahatlıkla çalıştırabiliyor.

Güvenlik koruma sistemi, altı eksenli zemine monte robotlara kıyasla daha düşük maliyetli bir çözüm sunmak için, kumanda edilen makinelerden yükselen ve gerektiğinde robotu çevrelemek üzere tasarlanmış, yukarıdan kayan kapılar ve sensörler kullanır.

Bu sisteme ayrıca, yüksekliği ve ağırlığı tahmin edilemeyecek şekilde değişen oluklu mukavva yığınlarıyla çalışabilen tüm kontroller ve özel uç kol takımları da dahildir. Takımlar, 50 kg'a kadar yükleri sorunsuz bir şekilde taşıyabilir. Bu çözüm, eskiden karton demetlerini paletlerden kaldırmak ve şekillendirme makinelerine yerleştirmek için eğilmek zorunda kalan operatörleri rahatlatır. Bu görevlerin otomatikleştirilmesi, personelin daha az yorucu işlere odaklanmasını sağlamıştır. Büyük transfer robotları, ambalajlama ortamlarında Kartezyen robot sistemleriyle mümkün olanların sadece bir örneğidir. Bazı tedarikçiler, benzer Kartezyen yaklaşımlara dayalı paletleme ve palet sökme sistemleri de geliştirmiştir. Bu tür robotların tümü, maksimum etkili ve verimli ambalaj otomasyonu için sensörler, kontroller ve uç kol takımlarıyla donatılmış üç doğrusal aşama kullanır.