Personalización y versatilidad

Los sistemas de manipulación cartesianos, al ser de cinemática serial, poseen ejes principales para el movimiento rectilíneo y ejes auxiliares para la rotación. El sistema actúa simultáneamente como guía, soporte y accionamiento, y debe integrarse al sistema completo de la aplicación, independientemente de la estructura del sistema de manipulación.

【Posiciones de montaje estándar】

Todos los sistemas de manipulación cartesiana pueden instalarse en cualquier posición del espacio. Esto permite adaptar el sistema mecánico de forma óptima a las condiciones de la aplicación. A continuación, se muestran algunos de los diseños más comunes.

Bidimensionales – Estos sistemas de manipulación cartesianos se dividen en las categorías de voladizos y pórticos lineales con su movimiento en el plano vertical, y pórticos de superficie plana con su movimiento en el plano horizontal.

Un voladizo 2D consta de un eje horizontal (Y) con un accionamiento vertical (Z) montado en la parte frontal del mismo.

Un pórtico lineal consta de un eje horizontal (Y) fijado en ambos extremos, izquierdo y derecho. Un eje vertical (Z) se desliza sobre una corredera entre los dos extremos del eje Y. Los pórticos lineales suelen ser delgados, con un espacio de trabajo vertical rectangular.

Un pórtico de superficie plana consta de dos ejes paralelos (X) unidos por un eje (Y) perpendicular a la dirección de movimiento. Los pórticos de superficie plana pueden cubrir un espacio de trabajo considerablemente mayor que los sistemas robóticos con cinemática delta o los SCARA, con sus espacios de trabajo circulares o en forma de riñón.

Además de la configuración convencional con ejes individuales, los pórticos lineales y los pórticos de superficie plana también se presentan como sistemas completos con una combinación mecánica fija y una correa dentada giratoria como elemento motriz. Su baja carga efectiva los hace idóneos para altas capacidades (recogidas/min) con una respuesta dinámica acorde.

Tridimensionales – Estos sistemas de manipulación cartesiana se dividen en las categorías de voladizos y pórticos 3D con movimientos en ambos planos.

Los voladizos 3D son dos ejes (X) montados en paralelo más un eje de voladizo (Y) perpendicular a la dirección del movimiento, con un eje vertical (Z) montado en la parte frontal.

Los pórticos 3D constan de dos ejes paralelos (X) unidos por un eje (Y) perpendicular a la dirección de movimiento. Un eje vertical (Z) está montado sobre este eje perpendicular.

Nota: En pórticos planos, lineales y tridimensionales, la fuerza se aplica entre los dos puntos de apoyo de los ejes horizontales. El eje horizontal del voladizo actúa como una palanca debido a la carga suspendida en su extremo.

【Se requiere programación más sencilla】

El grado de programación requerido depende de la función: si el sistema solo necesita moverse a puntos individuales, una programación PLC rápida y sencilla es suficiente.

Si se requiere movimiento de trayectoria, como al aplicar adhesivo, el control mediante PLC ya no es suficiente. En tales casos, también se requiere la programación convencional de robots para sistemas de manipulación cartesiana. Sin embargo, el entorno de control para estos sistemas ofrece una amplia gama de alternativas en comparación con los robots convencionales. Mientras que los robots convencionales siempre requieren el uso del sistema de control específico del fabricante, para los sistemas de manipulación cartesiana se puede utilizar cualquier PLC, en la versión con el conjunto de funciones más adecuado a los requisitos y la complejidad de la aplicación. Esto permite cumplir con las especificaciones del cliente e implementar una plataforma de control uniforme, incluyendo un lenguaje de programación y una estructura de programa comunes.

Con los robots convencionales, a menudo se requiere una programación compleja. En consecuencia, se necesita mucho trabajo para utilizar sistemas de 4 a 6 ejes en tareas mecánicas. Por ejemplo, para el desplazamiento en línea recta, los 6 ejes deben moverse siempre simultáneamente. Además, programar el movimiento de un brazo derecho al izquierdo en aplicaciones robóticas convencionales resulta difícil y lento. Los sistemas de manipulación cartesiana ofrecen excelentes alternativas en este sentido.

【Alta eficiencia energética】

Las bases para una manipulación energéticamente eficiente se establecen incluso al seleccionar el sistema. Si la aplicación requiere largos tiempos de permanencia en ciertas posiciones, todos los ejes de los robots convencionales están sujetos a control de lazo cerrado y deben compensar continuamente la fuerza del peso.

En los sistemas de manipulación cartesiana, generalmente solo el eje vertical Z necesita aplicar fuerza de forma continua. Esta fuerza es necesaria para mantener la carga efectiva en la posición deseada contrarrestando la fuerza de la gravedad. Esto se puede lograr de forma muy eficiente mediante accionamientos neumáticos, ya que estos no consumen energía durante las fases de mantenimiento de la posición. Otra ventaja de los ejes Z neumáticos es su bajo peso propio, lo que permite utilizar componentes mecánicos más pequeños para los ejes X e Y y su motor eléctrico. La menor carga efectiva conlleva una reducción del consumo energético.

Las ventajas típicas de los ejes eléctricos se hacen especialmente patentes en el caso de trayectorias largas y altas tasas de ciclos. Por lo tanto, suelen ser una alternativa muy eficiente a los ejes X e Y.

【Conclusión】

En muchos casos, resulta más eficiente y económico utilizar sistemas de manipulación cartesiana en lugar de sistemas robóticos convencionales. Para una amplia gama de aplicaciones, es posible diseñar un sistema de manipulación cartesiana ideal porque:

• Los sistemas están configurados según los requisitos de la aplicación en términos de rutas óptimas y respuesta dinámica, y están adaptados a la carga.

• Su estructura mecánica facilita su programación: por ejemplo, solo es necesario activar un eje para los movimientos verticales.

• Su óptima adaptación mecánica los hace energéticamente eficientes, por ejemplo, al desconectar el suministro de energía cuando están en reposo.

• Los sistemas de manipulación cartesiana están optimizados espacialmente para la aplicación.

• Los componentes estándar producidos en masa permiten que los sistemas de manipulación cartesiana sean una alternativa económicamente atractiva a los robots industriales convencionales.

Y por último, pero no menos importante: con los sistemas de manipulación cartesiana, la cinemática viene definida por la aplicación y sus periféricos, no al revés.