Kartezyen robot, birbirine dik üç doğrusal eksen (X, Y ve Z) üzerinde hareket eden robottur. Gantry robot ise kartezyen robotun iş alanının üstüne, iki taraftan taşınan bir köprüye kurulan portal tipidir. Robot terimlerini tanımlayan ISO 8373 kartezyen robotu, kolu üç doğrusal eklemden oluşan ve eksenleri bir kartezyen koordinat sistemiyle çakışan robot olarak tanımlar. Kısacası kartezyen robot dönmez, kayar.
Üç CNC tezgahı yan yana duran bir atölyeyi düşünelim. Her tezgahın önüne ayrı bir robot koymak hem pahalı hem de zemini dolduruyor. Tezgahların üstünden geçen tek bir gantry robot ise ham parçayı paletten alır, sırayla üç tezgaha takar, işlenen parçayı başka bir palete bırakır. Zemin operatöre ve forklifte açık kalır.
Kartezyen robot nasıl çalışır?
Kartezyen robot her ekseni ayrı bir doğrusal modülle hareket ettirir. X ekseni bir yönde, Y ekseni ona dik yönde, Z ekseni yukarı aşağı kayar. Robotun ucundaki tutucunun konumu bu üç eksenin değerinden doğrudan okunur. Örneğin X = 1200 mm, Y = 450 mm, Z = 300 mm komutu tutucuyu tam o noktaya götürür.
Her doğrusal eksende bir servo motor, bir tahrik elemanı, kızaklar ve kabloları taşıyan bir kablo zinciri bulunur. Parçayı döndürmek gerekiyorsa Z ekseninin ucuna dördüncü bir döner eksen eklenir. Eksenlerin hepsi doğrusal olduğu için hareket hesabı basittir ve robot bir PLC ya da hareket kontrol ünitesiyle de yönetilebilir.
Kartezyen robot ile gantry robot arasındaki fark
Kartezyen robot üç doğrusal eksenli robotların genel adıdır. Gantry robot ise bu ailenin, eksenlerini iş alanının üstündeki bir portala taşıyan tipidir. Her gantry robot kartezyendir ama her kartezyen robot gantry değildir.
Örneğin bir masa üstü yapıştırıcı sürme ünitesinde X ekseni tek tarafından tezgaha bağlı bir kartezyen robottur. Aynı iş 6 m uzunluğunda bir cam levha üzerinde yapılacaksa X ekseni iki ayaklı bir portal üzerine kurulur ve sistem gantry robot olur. Portal iki taraftan taşındığı için uzun açıklıklarda bile eğilmez ve ağır yük taşıyabilir.
"Gantry" kelimesi aramalarda gantry vinçle de karışır. Gantry vinç bir operatörün kumandasıyla yük kaldıran bir kaldırma makinesidir. Gantry robot ise programla, her çevrimde aynı noktalara giden bir otomasyon ekipmanıdır.
Doğrusal eksenler nasıl tahrik edilir?
Doğrusal eksenin hızını, hassasiyetini ve uzunluğunu sizin seçeceğiniz tahrik elemanı belirler. Aynı robotta eksenler farklı tahrikle kurulabilir.
| Tahrik | Güçlü yanı | Sınırı | Tipik kullanım |
|---|---|---|---|
| Triger kayış | Hızlı, uzun strok, ekonomik | Kayış esnemesi nedeniyle orta hassasiyet | Taşıma ve alma bırakma |
| Bilyalı vida | Yüksek hassasiyet ve itme kuvveti | Uzun vidalarda hız sınırlanır | Z ekseni, hassas konumlama |
| Kremayer ve pinyon | Çok uzun strok, ağır yük | Dişli boşluğu ayar ister | Büyük gantry sistemleri |
| Lineer motor | Çok yüksek hız ve hassasiyet | Maliyet ve ısı | Elektronik montaj, ölçüm |
Örneğin 10 m uzunluğunda bir X ekseni çoğunlukla kremayer ve pinyonla, aynı robotun 800 mm'lik Z ekseni bilyalı vidayla kurulur. Dikey eksende bir şeye daha dikkat edin. Enerji kesildiğinde yükün düşmemesi için Z ekseni motorunda fren bulunmalıdır.
Kartezyen robot ne zaman tercih edilir?
Kartezyen robot, çalışma alanınız büyük, hareket çoğunlukla yukarıdan aşağıya ve yükünüz ağır olduğunda tercih edilir. Eklemli bir robotun erişimi birkaç metreyle sınırlıyken gantry robotun X ekseni gerektiği kadar uzatılabilir.
| Ölçüt | Kartezyen ve gantry robot | Eklemli (6 eksenli) robot |
|---|---|---|
| Çalışma alanı | Eksen boyuyla uzatılabilir | Kol erişimiyle sınırlı |
| Parçaya erişim | Çoğunlukla yukarıdan | Her açıdan |
| Rijitlik ve yük | Yüksek, portal yükü iki taraftan taşır | Kol açıldıkça yük kapasitesi düşer |
| Zemin kullanımı | Gantry tavanda, zemin boş kalır | Robot ve çiti zeminde yer kaplar |
| Karmaşık yörünge | Sınırlı | Kaynak, boya, çok açılı montaj |
Kaynak torcunu dikişin etrafında farklı açılarla gezdirmek ya da bir parçayı yan yüzünden kavramak gerekiyorsa eklemli endüstriyel robot daha uygundur. Örneğin bir otomotiv gövdesine punta atan robotun yerine gantry koymak mantıklı değildir. Aynı fabrikada bir pres hattının sonunda büyük sac levhaları istifleyen sistem ise gantry olarak kurulabilir.
Gantry robot hangi işlerde kullanılır?
Gantry robot en çok tezgah besleme, büyük alanda paletleme ve depaletleme, levha taşıma, yapıştırıcı ve dolgu malzemesi sürme ve kamerayla muayenede kullanılır. Bu işlerin ortak noktası büyük bir alanı yukarıdan taramaktır.
Örneğin bir paletleme hücresinde birden fazla hat aynı alana ürün getiriyorsa, tek bir gantry robot hepsine yukarıdan erişip ürünleri ayrı paletlere dizebilir. Cam ve sac levha üretiminde vakumlu tutuculu gantry sistemleri levhayı eğip bükmeden taşır. Kalite kontrolde ise kamerayı taşıyan bir kartezyen eksen büyük bir parçanın tamamını bölüm bölüm görüntüler. Hangi işin robota uygun olduğunu tartarken endüstriyel robotların kullanıldığı işlere de bakmanız yol gösterir.
Kartezyen robot seçerken nelere bakılır?
Kartezyen robot seçiminde önce üç eksenin strok uzunluğu, ardından tutucu dahil yük, hız ve tekrar hassasiyeti belirlenir. Kartezyen robotlar çoğunlukla standart doğrusal modüllerden projeye göre kurulduğu için bu değerler katalogdan hazır bir model seçmek yerine uygulamaya göre hesaplanır.
Yük hesabında tutucunun ağırlığını ve yükün eksenden ne kadar uzakta durduğunu unutmayın. Örneğin 40 kg'lık bir levha tutucunun merkezinden 300 mm kaçık tutuluyorsa Z eksenine ek bir devirme momenti biner ve kızak seçimi buna göre yapılır. Eksenleri taşıyan çelik ya da alüminyum çerçeve de robotun parçasıdır ve hassasiyeti doğrudan etkiler. Çerçeve, tutucu ve özel mekanizma tasarımı bu yüzden robotla birlikte yapılır.
Gantry robot hücresinde güvenlik
Gantry robot da bir endüstriyel robottur ve güvenlik tasarımı ISO 10218-2'ye, risk değerlendirmesi ISO 12100'e dayanır. Gantry iş alanının üstünde çalıştığı için risk yalnızca yanlardan değil yukarıdan da gelir. Altında insan bulunan bir alandan yük taşınmaz.
Örneğin tezgah besleyen bir gantry sisteminde operatörün tezgaha girdiği bölge ışık perdesi ya da kapı kilidiyle izlenir ve operatör içerideyken gantry o bölgeye girmez. Z ekseninin freni ve enerji kesintisinde yükü tutan tutucu da risk değerlendirmesinde ele alınır.
Bu yazı genel bilgi verir. Kendi hattınızdaki uygulama için risk değerlendirmesini yetkin bir mühendisle yapın ve ilgili standardın güncel sürümüne bakın.
İlk adım: yerleşiminizi yukarıdan çizin
Gantry ya da eklemli robot kararını vermeden önce ilgili alanın kuşbakışı bir planını çizin. Robotun ulaşması gereken her noktayı (tezgah kapısı, palet yeri, konveyör ucu) işaretleyin ve noktalar arasındaki mesafeleri yazın. Taşınacak en ağır parçanın kütlesini ve tavan yüksekliğini de not edin.
Noktalar birkaç metreden fazla bir alana yayılıyorsa ve hepsine yukarıdan erişilebiliyorsa gantry güçlü bir adaydır. Noktalar bir robotun erişim çapına sığıyor ve parçaya farklı açılardan erişmek gerekiyorsa eklemli robot öne çıkar. Çizdiğiniz planla bize yazarsanız robot hücresinin yerleşimini birlikte değerlendirebiliriz.
Sık sorulan sorular
Kartezyen robot kaç eksenlidir?
Temel kartezyen robot üç doğrusal eksenlidir (X, Y, Z). Parçayı döndürmek için uca bir ya da iki döner eksen eklenebilir, bu durumda dört ya da beş eksenli olur.
Gantry nedir?
Gantry, iki taraftan ayaklarla ya da duvar üstü kirişlerle taşınan portal yapıdır. Otomasyonda bu portal üzerine doğrusal eksenler kurulduğunda gantry robot adını alır.
Kartezyen robot nasıl programlanır?
Kartezyen robot koordinat değerleriyle programlanır. Basit sistemler PLC ve servo sürücülerle, karmaşık olanlar hareket kontrol ünitesi ya da robot kontrol ünitesiyle yönetilir.
Kartezyen robot eklemli robottan daha mı ucuz?
Kısa stroklu ve basit işlerde genellikle daha ekonomiktir. Büyük gantry sistemlerinde maliyeti çerçeve, eksen uzunluğu ve yük belirler, karşılaştırma uygulamaya göre yapılır.
