Kartezyen koordinat geometrisi, üç boyutlu uzayı basit ve anlaşılması kolay bir sayısal sistemde haritalamak için mükemmel bir yöntemdir. Üç boyutlu uzay için kullanılan Kartezyen sisteminde, birbirine dik (ortogonal eksenler) ve orijinde buluşan üç koordinat ekseni bulunur.

Üç eksen genellikle x ekseni, y ekseni ve z ekseni olarak adlandırılır. Üç boyutlu uzaydaki herhangi bir nokta (x, y, z) şeklinde üç sayıyla gösterilir. X, noktanın x ekseni boyunca başlangıç noktasına olan uzaklığını, y, y ekseni boyunca başlangıç noktasına olan uzaklığını ve z, z ekseni boyunca başlangıç noktasına olan uzaklığını temsil eder.

Kartezyen (Gantry) Robotlar

Hareket için doğrusal eksenleri kullanan mekatronik robotlara Kartezyen robotlar, doğrusal robotlar veya portal robotlar denir. Portal robotlar, portal vinçlere benzer görünür ve benzer şekilde çalışır. Ancak portal robotlar, kaldırma ve taşıma işlevleriyle sınırlı değildir. İhtiyaca göre özel işlevlere sahip olabilirler.

Kartezyen robotlar, yatay düzlemdeki hareketi kontrol eden bir üst yapıya ve dikey hareketi sağlayan bir robotik kola sahiptir. xy veya xyz eksenlerinde hareket edecek şekilde tasarlanabilir. Robotik kol, iskele üzerine yerleştirilir ve yatay düzlemde hareket ettirilebilir. Robotik kolun ucuna, kullanıldığı işleve bağlı olarak bir efektör veya makine aleti takılır.

Kartezyen robotlar ve portal robotlar birbirinin yerine kullanılsa da, portal robotların genellikle iki x ekseni bulunurken, Kartezyen robotların iki/üç eksenden her birinden yalnızca bir tanesi bulunur (yapılandırmaya göre).

 

Nasıl Çalışırlar?

Kartezyen robotlar, genellikle servo motor tahrikleri aracılığıyla yalnızca doğrusal hareketle hareket eder. Kullanılan doğrusal aktüatörler, özel uygulamaya göre çeşitli formlarda olabilir. Tahrik sistemi kayış tahrikli, kablo tahrikli, vidalı, pnömatik tahrikli, kremayer ve pinyon tahrikli veya doğrusal motor tahrikli olabilir. Bazı üreticiler, herhangi bir değişiklik yapılmadan uygulanabilen tamamen hazır Kartezyen robotlar sağlar. Diğer üreticiler ise farklı bileşenleri modül olarak sunarak, kullanıcının bu modüllerin belirli kullanım durumlarına göre bir kombinasyonunu uygulamasına olanak tanır.

Robotik kollar "görme" özelliğiyle donatılabilir veya operasyonlarda "kör" olabilir. Bir eylemi gerçekleştirmeden önce nesneleri tanımlamak için ışık sensörlerine veya kameralara bağlanabilirler. Örneğin, Kartezyen robotlar laboratuvarlarda numune alıp taşımak için kullanılabilir. Bilgisayar destekli görme, test tüpünü, pipetleri veya lamları tanımak için kullanılabilir ve kol, kameradan iletilen konum verilerine göre nesneyi kavrayabilir.

Kartezyen robotların altı eksenli robotlar gibi diğer robotik sistemlere göre avantajı, programlanmalarının çok kolay olmasıdır. Tek bir hareket kontrol cihazı, Kartezyen robotun hareket mantığını yönetebilir. Robotlar yalnızca doğrusal harekete sahiptir, bu da kontrol kolaylığı sağlar. Kartezyen robotların hareket kontrolü için karmaşık bir PLC ve mikroçip dizisine ihtiyaç yoktur. Aynı özellik, robotun hareketinin programlanmasını da kolaylaştırır.

 

Özellikler ve Avantajlar

Kartezyen robotlar, eşdeğer altı eksenli robotlara kıyasla daha yüksek yük taşıma kapasitesine sahiptir. Bu durum, doğrusal robotların daha düşük maliyeti ve programlama kolaylığıyla birleşince, onları çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir. Esasen destekleyici iskelelere sahip Kartezyen robotlar olan gantry robotlar, daha da yüksek yükleri taşıyabilir. Doğrusal robotların hareket aralığı, mevcut mekanizmaya uyumlu modüller eklenerek genişletilebilir. Kartezyen robotlardaki bu modülerlik, onları çok daha çok yönlü hale getirir ve endüstriyel ortamda daha uzun ömürlü olmalarını sağlar.

Kartezyen robotlar, döner muadillerine kıyasla yüksek düzeyde doğruluk ve hassasiyet sergiler. Bunun nedeni, yalnızca doğrusal hareket etmeleri ve döner harekete uyum sağlamalarına gerek kalmamasıdır. Kartezyen robotlar mikrometre (μm) aralığında toleranslara sahip olabilirken, altı eksenli robotlar genellikle milimetre (mm) aralığında toleranslara sahiptir.

 

Kartezyen Robotlar için Uygulamalar

Çok yönlülük, düşük maliyet ve programlama kolaylığı, Kartezyen robotları endüstriyel ortamlardaki birçok uygulama için uygun hale getirir. Bunlardan bazılarına bir göz atalım.

• Al ve yerleştir:Robotik kol, bir döner bant veya konveyör bandındaki farklı bileşenleri tanımlamak için çeşitli görme cihazlarıyla donatılmıştır. Kol, bu nesneleri alıp farklı kutulara ayırabilir. Toplama ve ayırma işlemleri tek bir robotik kol tarafından yapılabilir.
• İşlemden işleme aktarım:Bir üretim hattında, süreçteki ürünlerin bir yerden başka bir yere aktarılması gereken durumlar olacaktır. Bu, çift tahrikli doğrusal robotlar kullanılarak yapılabilir. Sürecin geri kalanına bağlı olarak, görüntüleme sistemleri veya zaman senkronizasyonu ile birlikte kullanılabilirler.
• Montaj sistemi:Bir ürünün parçalarını bir araya getirmek için aynı adımların defalarca tekrarlanması gerektiğinde, görevleri otomatikleştirmek için doğrusal robotlar kullanılabilir.
• Yapıştırıcı ve sızdırmazlık maddelerinin uygulanması:Birçok üretim süreci, parçalar arasına yapıştırıcı veya sızdırmazlık maddesi uygulanmasını içerir. Bu yöntem, büyük otomobil üretiminden küçük elektronik cihaz üretimine kadar birçok alanda kullanılır. Yapıştırıcılar ve sızdırmazlık maddelerinin çok hassas miktarlarda ve doğru yerlere uygulanması gerekir. Doğrusal robotun robotik kolu, yüksek hassasiyetli bir sıvı dağıtıcıya bağlanabilir ve yapıştırıcılar ile sızdırmazlık maddeleri yüksek doğrulukla uygulanabilir.
• Paletleme ve paletten çıkarma:Paketleme, malların kolayca taşınması için paletler kullanır. Kartezyen robotlar, hem ürünlerin paletlere yerleştirilmesini hem de paletlerden alınmasını otomatikleştirmek için kullanılabilir.
• CNC takım tezgahları:Mühendislik tasarım yazılımlarında yapılan tasarımlara göre ürünlerin oluşturulmasında bilgisayar sayısal kontrol tabanlı makineler kullanılır. CNC makinelerde ise robot kollarına farklı aletler takılmış doğrusal robotlar yaygın olarak kullanılır.
• Hassas nokta kaynağı:Bazı üretim süreçlerinde özel kaynak işlemleri gereklidir. Kaynak kollarına sahip doğrusal robotlar, çalışma yüzeyinde hassas noktalarda hassas kaynaklar elde edebilir. Mikrometre (μm) aralığındaki yüksek tolerans seviyesi, bu tür uygulamalarda faydalıdır.

Doğrusal robotların daha birçok endüstriyel uygulaması bulunmaktadır. Bunlar arasında dağıtıcı maddeler, montaj ve test makinesi taban makineleri, yerleştirme üniteleri, istifleme cihazları, sızdırmazlık otomasyonu, malzeme taşıma, depolama ve alma, kesme, çizme ve ayırma yer almaktadır.