Personalización y versatilidad

Los sistemas de manipulación cartesianos, al ser de 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 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, cuyo movimiento se produce en el plano vertical, y pórticos de superficie plana, cuyo movimiento se produce en el plano horizontal.

Una viga en voladizo 2D consta de un eje horizontal (Y) con un accionamiento vertical (Z) montado en su parte frontal.

Un pórtico lineal consta de un eje horizontal (Y) fijado en ambos extremos, izquierdo y derecho. Un eje vertical (Z) se desliza sobre una guía entre los dos extremos del eje. Los pórticos lineales suelen ser estrechos y cuentan 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, cuyos espacios de trabajo son 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 que incorpora una correa dentada giratoria como elemento de accionamiento. Su baja carga efectiva los hace idóneos para altas capacidades (recogidas/minuto) con una respuesta dinámica adecuada.

Tridimensionales: estos sistemas de manipulación cartesianos se dividen en las categorías de voladizos y pórticos 3D con movimientos en ambos planos.

Las vigas en voladizo 3D constan de dos ejes (X) montados en paralelo más un eje de viga en voladizo (Y) perpendicular a la dirección del movimiento, con un eje vertical (Z) montado en la parte frontal 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) está montado sobre este eje perpendicular.

Nota: En pórticos planos, lineales y 3D, la fuerza se aplica entre los dos puntos de apoyo de los ejes horizontales. El eje horizontal en voladizo actúa como una 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 desplazarse 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 programación robótica convencional 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, cualquier PLC puede utilizarse para sistemas de manipulación cartesiana, en la versión con las funciones más adecuadas para 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 estandarizados.

Con los robots convencionales, a menudo se requiere una programación compleja. Por consiguiente, se necesita mucho trabajo para utilizar sistemas de 4 a 6 ejes en tareas mecánicas. Por ejemplo, para el desplazamiento en línea recta, es necesario mover los 6 ejes simultáneamente. Además, programar el movimiento de "brazo derecho a brazo izquierdo" en aplicaciones robóticas convencionales resulta difícil y laborioso. 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 un control de bucle cerrado y deben compensar continuamente la fuerza del peso.

En los sistemas de manipulación cartesianos, normalmente 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 gravitatoria. Esto se logra de manera muy eficiente mediante accionamientos neumáticos, ya que estos no consumen energía en sus fases de sujeción. Otra ventaja de los ejes Z neumáticos es su bajo peso propio, lo que permite utilizar componentes mecánicos de menor tamaño para los ejes X e Y y su motor eléctrico. La reducción de la carga efectiva conlleva una reducción del consumo de energía.

Las ventajas típicas de los ejes eléctricos se hacen especialmente patentes en el caso de recorridos largos y altas frecuencias de ciclo. Por lo tanto, suelen ser una alternativa muy eficiente a los ejes X e Y.

【Conclusión】

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

• Los sistemas están configurados según los requisitos de la aplicación en términos de trayectorias 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 cartesianos están optimizados espacialmente para la aplicación.

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

Y por último, pero no por ello menos importante: en los sistemas de manipulación cartesianos, la cinemática la definen la aplicación y sus periféricos, y no al revés.