Виробничі та пакувальні операції з використанням ручного оброблення матеріалів або деталей можуть отримати негайні переваги від автоматизації завдяки роботам з довгим ходом, що мають спеціалізоване оснащення на кінці руки (EoAT) та розширені можливості сенсорного керування. Ці роботи можуть підтримувати різноманітні машини для виконання завдань, які зазвичай виконуються вручну, таких як обслуговування машин або переміщення деталей у процесі обробки.

Декартові роботи складаються з двох або більше скоординованих лінійних позиціонувальних платформ... тому це може бути не перше, що спадає на думку інженеру-конструктору, який новачок в автоматизації. Багато хто ототожнює роботів з шестиосьовою робототехнікою на шарнірному важелі, яку промисловість все частіше застосовує на заводських цехах. Навіть досвідчені інженери з автоматизації можуть нехтувати декартовими роботами... зосереджуючи увагу на шестиосьових моделях. Однак ігнорування переваг декартової системи з великим ходом може бути дорогою помилкою, особливо в застосуваннях, які вимагають від робота:

1. Обслуговувати кілька машин

2. Досягайте великих відстаней

3. Виконуйте прості та повторювані операції.

Проблема з шестиосьовими роботами

Недарма роботи з шарнірною рукою займають чільне місце в безлічі автоматизованих виробничих та пакувальних підприємств… особливо в складанні електроніки та медичній промисловості. За умови правильного підбору розмірів такі роботизовані руки можуть обробляти великі корисні навантаження з гнучкістю виконання багатьох різних автоматизованих завдань, що керуються програмуванням (і доповнюються зміною інструментів на кінці руки). Але шестиосьові роботи можуть бути дорогими та вимагати високої щільності роботів. Останній термін означає, що об'єкту, ймовірно, знадобиться окремий робот для кожної однієї або двох пакувальних машин. Звичайно, існують більші та дорожчі шестиосьові роботи з досяжністю для обслуговування більш ніж кількох машин, але навіть вони є неоптимальними рішеннями, оскільки вони змушують інженерів заводу розміщувати машини навколо одного дуже великого робота. Роботи з шарнірною рукою також вимагають захисних огорож; займають цінну площу підлоги; а також програмування та обслуговування кваліфікованими працівниками.

Аргументи на користь довгохідних декартових лінійних систем

Декартові роботи значною мірою перевершують шестиосьові роботизовані варіанти, оскільки вони зменшують необхідну щільність роботів. Зрештою, один декартовий робот з великим переміщенням може обслуговувати кілька верстатів без необхідності перестановки верстатів навколо робота.

Транспортні роботи, встановлені над машинами, зазвичай не займають багато місця на підлозі… що, своєю чергою, також знижує вимоги до безпеки. Крім того, декартові роботи потребують мінімального програмування та обслуговування після початкового налаштування.

Одне застереження полягає в тому, що можливості декартових робототехнічних систем дуже різняться. Фактично, якщо інженери досліджуватимуть декартових роботів в Інтернеті, вони знайдуть багато менших систем, оптимізованих для операцій захоплення та розміщення на виробничому або складальному обладнанні. Це, по суті, лінійні етапи, вбудовані в готові декартові рішення, які дуже відрізняються від роботів-переносників, корисних у великих операціях і які повинні відповідати наступним параметрам.

Тривалі подорожі:Будь-який робот, придбаний для обслуговування кількох великих машин, повинен мати хід до 50 футів або більше.

Кілька кареток та спеціальне оснащення для кінців важеля:Роботи з довгим переміщенням максимально ефективні, коли вони оснащені кількома незалежно діючими каретками для переміщення по головній осі… що дозволяє одному декартовому роботу виконувати роботу багатьох інших. Цю продуктивність збільшують спеціально розроблені інструменти для ефективнішого поводження з товарами, ніж стандартні роботи з переміщенням матеріалів, такі як вакуумні або пальцеві захоплення. У багатьох випадках роботи з переміщенням матеріалів, розроблені спеціально для конкретних потреб, також можуть спростити конструкцію систем обробки матеріалів, що працюють разом з декартовим роботом.

Спрощена архітектура керування:Деякі новіші декартові роботи відмовляються від традиційних архітектур керування, заснованих на окремих двигунах, приводах та контролерах, на користь інтегрованих серводвигунів (у комплекті з сервоприводами), щоб уникнути необхідності використання шафи керування. Найскладніші застосування декартових роботів можуть все ще вимагати традиційної архітектури… але інтегровані серводвигуни спритно справляються з вимогами керування рухом "точка-точка" більшості декартових роботів. Коли інженер-конструктор може використовувати інтегровані серводвигуни, останні можуть допомогти максимізувати економічну перевагу автоматизації на основі декартової системи.

Вибіркове використання:Оскільки декартові роботи монтуються над або позаду машин, які вони обслуговують, вони також дозволяють користувачам керувати машинами вручну, коли це необхідно, наприклад, для короткої партії спеціального розміру. Таке вибіркове використання ускладнюється з шестиосьовими роботами, що встановлюються на підлозі, які можуть блокувати доступ до машин.

Конкретний приклад декартового робота

Деякі декартові роботи пропонують хід, що перевищує 50 футів, навіть при швидкості до 4 м/с. Стандартні каретки можуть мати технологію подвійного ремінного приводу; деякі інші каретки містять верхній приводний ремінь, який безперервно петляється всередині. Останній запобігає провисанню ременя в перевернутих або консольних розташуваннях і дозволяє кільком незалежним кареткам одночасно працювати на одній осі.

Довгі ремені ускладнюють конструкцію декартових роботів, оскільки вони знижують жорсткість трансмісії (що, у свою чергу, знижує продуктивність). Це пояснюється тим, що підтримувати задане значення натягу на довгих ременях є складним завданням... і (що ще гірше) натяг ременя є асиметричним і змінним. Ця проблема робить довгі рециркуляційні ремені неефективним, вибагливим і дорогим вибором для точного позиціонування.

На відміну від цього, лінійні передавальні системи з рухомим двигуном забезпечують короткі та щільні ремені, розміщені всередині каретки, щоб вони могли реагувати на керування, що базується на енкодері. Точність зберігається незалежно від довжини декартової системи передачі… 4 м чи 40 м.

Приклад застосування в пакувальній промисловості

Декартові роботизовані передавальні установки з великими хідами працюють у режимах подачі, картонування та формування лотків, а також можуть виконувати операції палетування та депалетування.

Розглянемо упаковку продуктів. У нещодавній заявці для компанії з виробництва сільськогосподарської упаковки в Центральній долині Каліфорнії один виробник поставив роботів для переміщення з великим ходом, які безперешкодно інтегруються з існуючою системою формування лотків IPAK. Кожен робот одночасно обслуговує до чотирьох машин, заповнюючи їх стосованими аркушами гофрованого картону. Тривісні портальні роботи базуються на потужних лінійних серводвигунах з ремінним приводом для необмеженої довжини переміщення, незалежно рухомих кареток та можливості встановлення платформи в будь-якій орієнтації. Найдовша вісь одного з таких роботів проходить над рядом формувачів лотків з ходом понад 50 футів.

Щоб подати листи гофрованого картону до чотирьох лоткоформувальних машин, робот спочатку забирає вантаж картону зі спеціально виготовленого доку, що містить піддони з гофрованим картоном. Потім робот подає вантаж картону до кожного лоткоформувального пристрою. Завдяки своїй швидкості (до 4 м/с) робот може легко переміщувати чотири лоткоформувальні машини — навіть при продуктивності до 35 лотків за хвилину.

Захисні огородження використовують верхні розсувні ворота та датчики, що піднімаються з обслуговуваних машин, щоб за потреби огородити робота, що є менш витратним рішенням, ніж для підлогових шестиосьових роботів.

Також до цієї системи входять усі елементи керування та спеціалізовані автоматизовані системи пакування (EoAT), здатні працювати зі стопками гофрованих листів, висота та вага яких непередбачувано змінюються. Інструменти можуть обробляти корисне навантаження до 50 кг без жодних проблем. Це рішення звільняє операторів, яким раніше доводилося піднімати картонні пачки з піддонів і нахилятися, щоб покласти їх у формувальні машини. Автоматизація цих завдань звільнила персонал, щоб зосередитися на менш виснажливій роботі. Великі роботи для переміщення – це лише один із прикладів того, що можливо за допомогою декартових робототехнічних систем в умовах пакування. Деякі постачальники також розробили системи палетування та депалетування, засновані на подібних декартових підходах. Усі такі роботи використовують три лінійні етапи, оснащені датчиками, елементами керування та інструментами на кінці маніпулятора, для максимально ефективної та результативної автоматизації пакування.