Mengapa Robot Cartesian (Gantry) Mengungguli Articulated Arms:4 Keunggulan Utama
Futura Automation, LLC (www.futura-automation.com) menyediakan serangkaian solusi robotik, otomatisasi, dan pengontrol gerakan. Buletin minggu ini dari Futura Automation menjelaskan keunggulan robot Cartesian, terutama yang dipasok oleh Macron Dynamics, Inc., dibandingkan dengan topologi robot industri besar lainnya:#Articulated, Delta, dan SCARA. Artikel ini akan menjelaskan empat manfaat utama Cartesian:
- Fleksibilitas dalam Desain
- Jangkauan (Perjalanan) Jauh Lebih Panjang
- Muatan Lebih Besar
- Penghematan Biaya
Kebanyakan orang mengetahui lengan robot enam sumbu (artikulasi) yang sering ditampilkan di media pada jalur pengelasan otomotif atau untuk pengemasan dan pembuatan palet. Robot #Delta populer untuk pengambilan volume tinggi dan ditempatkan di antara dua ban berjalan dalam kemasan makanan, terutama. #SCARA atau lengan 4 sumbu adalah faktor bentuk umum lainnya untuk robot industri. SCARA paling baik dalam memilih dan menempatkan sebagian kecil barang elektronik, kemasan medis, dan produk konsumen kecil. Topologi robot standar seperti Articulated dan SCARA memiliki batasan kerja yang ditentukan oleh pabrikan dan mekanisme lengannya. Bagaimana jika diperlukan gerakan yang tidak biasa atau gerakan yang sangat tinggi atau sangat panjang? Untuk itu kami dapat menawarkan robot Cartesian. Cartesian, terkadang disebut robot gantri, adalah topologi robotik yang sangat umum dan sederhana. Gantry crane, tentu saja, sudah berabad-abad mendahului robot Cartesian otomatis. Namun faktor bentuknya sangat mirip. Perbedaannya adalah otomatisasi yang digunakan oleh robot gantri sehingga pergerakan dapat diprogram sebelumnya dan dalam beberapa kasus, dibantu oleh visi mesin.
Apa Itu Robot Kartesius?
Printer 3D menggunakan topologi Cartesian atau robot linier, baik model desktop atau yang cukup besar untuk mencetak rumah menggunakan beton. Contoh umum lainnya adalah mesin pick and place yang digunakan dalam pembuatan papan sirkuit elektronik, sering disebut “chip shooter”. Robot Cartesian dengan faktor bentuk yang lebih kecil sering kali dibuat di atas meja atau sistem konveyor. Mereka biasanya memiliki 3 sumbu gerak. Mereka bisa bergerak ke atas/bawah, maju/mundur, dan kiri/kanan. Cartesian, seperti semua robot, memiliki efektor akhir yang melakukan tugas yang diberikan. Cartesian yang melakukan tugas paling presisi, biasanya di industri semikonduktor dan optik, memiliki kemampuan pengulangan kurang dari satu mikron pada jangkauan atau rentang kurang dari 30 sentimeter.
Efektor Akhir untuk robot Cartesian dapat mencakup:
- Pencengkeram Vakum
- Pencengkeram Mekanis
- Kepala printer
- Kepala router
- Jet air
- Pemotongan Laser
- Alat pencampur atau pengaduk
- Visi Mesin
Industri Manakah yang Menggunakan Robot Kartesius?
Karena memiliki beragam aplikasi, robot Cartesian dapat ditemukan di banyak industri. Produsen di industri berikut biasanya memanfaatkan teknologi ini:
- Dirgantara – Pemesinan dan Penyelesaian
- Pertanian – Pertanian Vertikal
- Pengemasan – Pengemasan Kotak &Pembuatan Palet
- Perawatan Mesin (CNC atau Plastik)
- Elektronik, Optik, dan Semikonduktor
- Perakitan Alat Kesehatan dan Pengeluaran Farmasi
- Multi-media, Peralatan Panggung, dan Periklanan
- Penanganan Makanan dan Minuman
Ini hanyalah beberapa dari sekian banyak contoh. Teknologi Cartesian sudah ada sejak lama. Oleh karena itu, ada banyak aplikasi yang teruji dan benar untuk robot ini. Mereka juga mudah dipahami dan diprogram ulang untuk operator. Hal ini menjadikannya mudah digunakan bagi mereka yang baru mengenal otomatisasi. Pabrikan ini sering kali memiliki jenis aplikasi yang dapat membuat robot Cartesian unggul.
Aplikasi Khas Robot Kartesius
Robot Cartesian adalah solusi tepat dalam banyak aplikasi dan bagi aplikasi lainnya, robot linier akan menjadi pilihan yang buruk. Batasan utama Cartesian adalah terbatasnya rentang gerak, terutama sumbu pinggang atau Sendi 1 (J1) dan gerakan pergelangan tangan atau J5 dan putaran J6 pada robot Artikulasi. Robot enam sumbu dapat membungkuk dan berubah ke berbagai posisi. Jika material harus ditangani atau diputar pada suatu sudut, baik pengambilan atau penempatan, pengelasan, pengecatan atau pengeluaran, maka lengan artikulasi lebih masuk akal. Robot kartesius jauh lebih kaku dalam gerakannya tanpa gerakan berputar, kecuali dengan kemungkinan aktuator putar pada efektor ujung. Ini mungkin tampak seperti sebuah batasan, dan memang bisa saja demikian. Namun hal ini juga merupakan keuntungan dalam aplikasi yang dirancang secara planar, seperti menempatkan, menyortir, atau menumpuk produk pada platform atau konveyor. Robot linier kualitas planar ini memiliki keunggulan yang memungkinkannya bekerja lebih baik dibandingkan jenis robot lain untuk aplikasi tertentu. Berikut beberapa contohnya:
- Pemeliharaan mesin CNC
- Pencetakan 3D
- Pemotongan plasma/laser logam
- Obeng
- Pembagian
- Penanganan dan perutean kayu
- Perakitan dan pengujian PCB
- Pilih dan tempatkan atau Sortir
- Logistik – AS/RS untuk pergudangan
- Pertanian vertikal
- Inspeksi
Ada beberapa alasan mengapa robot kartesius unggul dalam aplikasi ini. Pertama, aplikasi ini biasanya dilakukan dalam satu bidang atau dimensi. Misalnya, robot laser Cartesian bertugas memotong bentuk dari lembaran logam. Lembaran logam diletakkan rata pada permukaan pemotongan. Robot melakukan gerakan yang diperintahkan untuk memotong bentuk dari potongan tersebut. Gerakan ini tidak mengharuskan robot memutar pada sudut tertentu atau memutar ke samping. Semuanya gerak atas/bawah, maju/mundur, dan kiri/kanan. Beberapa robot kartesius akan memiliki sumbu putar tambahan di ujung efektor. Jika diperlukan fleksibilitas dan rentang gerak yang signifikan, maka jenis robot lain mungkin merupakan pilihan terbaik.
Fleksibilitas dalam Desain
Robot Cartesian adalah platform robot paling terukur yang tersedia. Skalabilitas ini terletak pada potensi ukuran fisik dan kekuatan utamanya. Robot Cartesian bisa berukuran sekecil telapak tangan dan sebesar gudang. Cartesian yang sangat kecil sering disebut “tahapan multi-sumbu” dan digunakan untuk fotolitografi, penyaluran, penempatan, atau pemotongan laser dengan akurasi mikron dalam elektronik. Saat ini juga terdapat robot Cartesian besar yang panjangnya 50 meter (164 kaki) atau lebih. Aplikasi “Kartesian besar” yang umum adalah Robot Transfer Units, atau “Sumbu ke-7” seperti yang biasa dikenal. Robot artikulasi juga dapat dipasang pada Cartesian XY atau XZ untuk mencakup area yang luas, seperti digunakan untuk menggiling pengelasan atau menyelesaikan kapal. Aktuator sabuk yang diperkuat logam memungkinkan Macron Dynamics membuat sistem ini sangat panjang dan cocok untuk muatan hingga 2200 lb. (1000kg). Mekanik ini, selain girboks rasio besar dan motor yang tidak harus muat di dalam casing robot ramping, berarti robot kartesius dapat menangani tugas terbesar dan terberat dengan mudah.
Skalabilitas dalam Jangkauan (Panjang)
Pelanggan Futura Automation memperoleh manfaat dari fleksibilitas dan skalabilitas robot Cartesian yang disesuaikan. Dimungkinkan untuk membangun Cartesian sepanjang rentang struktural sebuah bangunan. Mitra Futura, Macron Dynamics, akan menyediakan perkuatan balok pultrusi fiberglass untuk bentang horizontal. Aktuator linier juga dapat diperkuat dengan balok baja I untuk bentang yang lebih panjang dan beban yang lebih berat. Sumbu X atau Y horizontal 200 kaki (60 m) dimungkinkan, begitu pula sumbu Z setinggi 60 kaki (20 m). Cartesian juga dapat menggunakan penggerak sumbu theta untuk rotasi pada ujung Z atau sumbu vertikal atau memberikan aksi pergelangan tangan.
Berbagai Muatan
Gantries menggunakan sabuk yang diperkuat baja dan ketika diperkuat dengan balok pultrusi fiberglass atau balok baja I, dapat menangani beban ribuan pon menyaingi lengan robot artikulasi terkuat (dan sangat mahal). Rem mekanis terintegrasi dapat diterapkan pada motor roda gigi servo untuk menahan beban pada sumbu vertikal, bahkan dengan daya dihilangkan. Macron Dynamics juga menawarkan sistem CLAWS sebagai perangkat keselamatan untuk melindungi dari beban vertikal yang tidak terkendali.
Harga Robot Kartesius
Kita telah mempelajari bahwa robot Cartesian sangat terukur. Ini berarti biayanya juga sangat terukur. Pada tahun 2023, biaya sistem robot Cartesian yang lengkap, termasuk penggerak servo dan kontrolnya akan bervariasi dari $20.000 untuk sistem kecil hingga $200.000 atau lebih untuk sistem yang sangat besar. Namun semuanya sama, jangkauan dan muatan, menggunakan robot Cartesian untuk sebuah proyek, akan lebih murah dibandingkan menggunakan faktor bentuk robot industri lain yang sebanding, seperti enam sumbu untuk proyek yang sama, untuk jangkauan dan muatan yang sama. Alasan utama untuk hal ini adalah penggunaan ekstrusi standar dan servo siap pakai daripada lengan mekanis cor dengan servo khusus, roda gigi sikloidal, dan bantalan khusus seperti yang diperlukan untuk lengan artikulasi. Variabel biaya utama untuk proyek robot Cartesian adalah:
- Ukuran dan kecepatan proyek (panjang aktuator dan kapasitas muatan) dan apakah diperlukan superstruktur penguat
- Kompleksitas aplikasi (jenis gripper khusus atau sumbu theta tambahan apa yang diperlukan)
- Jenis kontrol, komunikasi, dan manusia-mesin (HMI) yang diperlukan untuk pengoperasian
- Diperlukan tingkat presisi, yang bahkan mungkin memerlukan penggerak sekrup zero-backlash di salah satu dari beberapa sumbu
- Apakah pagar pengaman atau sensor diperlukan untuk memberikan perlindungan atau tidak
Ringkasan:Kapan Robot Kartesius Menang atas Robot Artikulasi, Delta, atau SCARA?
Sekarang Anda tahu sedikit tentang robot Cartesian dan aplikasinya. Jadi, kapan waktu yang tepat untuk Anda dan proyek Anda? Kami dapat membantu Anda menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. Namun singkatnya, berikut pertimbangan utamanya:
- Apakah Anda mencari pengurangan biaya atau peningkatan hasil?
- Apakah muatan atau jangkauan merupakan tantangan besar bagi lengan artikulasi atau SCARA?
- Presisi/akurasi apa yang diperlukan untuk aplikasi ini?
- Berapa profil kecepatan versus beban, yaitu berapa kebutuhan inersia dan torsi penggerak?
Karena ada awal yang jelas untuk merancang robot Cartesian, penting untuk mencocokkan inersia dengan benar saat memilih motor dan girboks. Otomatisasi Futura akan membantu pencocokan inersia ketika kami memberikan panduan desain untuk proyek klien kami. Berikut adalah dokumen dari asosiasi industri “A3” yang menjelaskan secara menyeluruh pentingnya pencocokan impedansi. Panduan video untuk pencocokan inersia juga disediakan:https://www.automate.org/industry-insights/understanding-the-mysteries-of-inertia-mismatch
Bagaimana Futura Automation dapat Mendukung Proyek Anda
Hubungi kami di:sales@futura-automation.com