Personalización y versatilidad

Los sistemas de manipulación cartesianos, como la cinemática serial, cuentan con ejes principales para el movimiento rectilíneo y ejes auxiliares para la rotación. El sistema actúa simultáneamente como guía, soporte y accionamiento, y debe integrarse en el 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 que el sistema mecánico se adapte perfectamente a las condiciones de la aplicación. A continuación, se presentan 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 su parte delantera.

Un pórtico lineal consta de un eje horizontal (Y) fijado en ambos extremos, izquierdo y derecho. Un eje vertical (Z) está montado sobre una corredera entre los dos extremos del eje. 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 del movimiento. Los pórticos de superficie plana pueden cubrir un espacio de trabajo significativamente mayor que los sistemas robóticos con cinemática delta o SCARA, con sus espacios de trabajo circulares o en forma de riñón.

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

Tridimensionales: Estos sistemas de manipulación cartesianos 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 voladizo (Y) perpendicular a la dirección de movimiento, con un eje vertical (Z) montado en la parte delantera del mismo.

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

Nota: En pórticos de superficie plana, lineales y 3D, la fuerza se aplica entre los dos puntos de apoyo de los ejes horizontales. El eje horizontal del voladizo actúa como palanca debido a la carga suspendida en su extremo.

【Se requiere una programación más sencilla】

El grado de programación necesario 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 PLC ya no es suficiente. En estos casos, también se requiere la programación convencional de robots para sistemas de manipulación cartesiana. Sin embargo, el entorno de control para sistemas de manipulación cartesiana 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, cualquier PLC puede utilizarse para sistemas de manipulación cartesiana, en la versión con la mejor gama de funciones para los requisitos y la complejidad de la aplicación. Esto permite cumplir con las especificaciones del cliente e implementar una plataforma de control uniforme, que incluye un lenguaje de programación y una estructura de programa uniformes.

Los robots convencionales suelen requerir una programación compleja. Por lo tanto, el uso de sistemas de 4 a 6 ejes para tareas mecánicas requiere un gran esfuerzo. Por ejemplo, para un desplazamiento en línea recta, los 6 ejes deben moverse siempre simultáneamente. Además, programar la conexión de brazo derecho a brazo izquierdo en aplicaciones robóticas convencionales resulta complejo y requiere mucho tiempo. Los sistemas de manejo cartesiano ofrecen excelentes alternativas en este caso.

【La eficiencia energética es alta】

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

En los sistemas de manipulación cartesianos, normalmente solo el eje Z vertical necesita aplicar fuerza continuamente. Esta fuerza es necesaria para mantener la carga efectiva en la posición deseada contra la fuerza gravitacional. Esto se puede lograr de forma muy eficiente utilizando accionamientos neumáticos, ya que no consumen energía en sus fases de retención. Otra ventaja de los ejes Z neumáticos es su bajo peso propio, lo que permite utilizar componentes mecánicos de menor tamaño en los ejes X e Y y en su motor eléctrico. La reducción de la carga efectiva se traduce en una reducción del consumo de energía.

Las ventajas típicas de los ejes eléctricos se hacen evidentes especialmente en recorridos largos y ciclos elevados. Por lo tanto, suelen ser una alternativa muy eficiente para 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 para los requisitos de la aplicación en términos de trayectorias óptimas y respuesta dinámica, y están adaptados a la carga.

• Su estructura mecánica hace que sean fáciles de programar: por ejemplo, para los movimientos verticales basta con activar un eje.

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

• Los sistemas de manipulación cartesianos están optimizados en términos de espacio para la aplicación.

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

Y por último, pero no menos importante: con los sistemas de manejo cartesiano, la cinemática la define la aplicación y sus periféricos, no al revés.