Personalización y versatilidad

Los sistemas de manipulación cartesianos como cinemática en serie tienen 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 se pueden instalar en cualquier posición del espacio. Esto permite que el sistema mecánico se adapte idealmente 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 su parte frontal.

Un pórtico lineal es un eje horizontal (Y) asegurado en ambos extremos, izquierdo y derecho. Un eje vertical (Z) está montado sobre un carro entre los dos puntos finales 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 mucho mayor que los sistemas de robot 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 con una correa dentada giratoria como elemento de accionamiento. La baja carga efectiva los hace adecuados para altas capacidades (picking/min) con la correspondiente respuesta dinámica.

Tridimensional: 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 voladizo (Y) perpendicular a la dirección del movimiento, con un eje vertical (Z) montado en el frente del mismo.

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

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 programación más simple】

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

Si es necesario mover la trayectoria, como al aplicar adhesivo, el control PLC ya no es suficiente. En tales casos, también se requiere una programación de robots convencional para los sistemas de manipulación cartesianos. Sin embargo, el entorno de control de los sistemas de manipulación cartesianos ofrece una amplia gama de alternativas posibles en comparación con los robots convencionales. Mientras que los robots convencionales siempre requieren el uso de un sistema de control específico del fabricante, para sistemas de manipulación cartesiana se puede utilizar cualquier PLC, en la versión con mayor gama de funciones para los requisitos y la complejidad de la aplicación. Esto significa que se pueden cumplir las especificaciones del cliente y se puede implementar una plataforma de control uniforme, incluido un lenguaje de programación y una estructura de programa uniformes.

Con los robots convencionales, a menudo se requiere una programación compleja. Por ello, el uso de sistemas de 4 a 6 ejes para tareas mecánicas requiere mucho trabajo. Por ejemplo, para un desplazamiento rectilíneo siempre es necesario mover los 6 ejes al mismo tiempo. También es difícil y requiere mucho tiempo programar “brazo derecho con brazo izquierdo” en aplicaciones robóticas convencionales. Los sistemas de manipulación cartesianos ofrecen aquí excelentes alternativas.

【La eficiencia energética es alta】

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

En los sistemas de manipulación cartesianos, normalmente sólo el eje Z vertical necesita aplicar fuerza de forma continua. 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 mediante accionamientos neumáticos, ya que no consumen energía en sus fases de mantenimiento. Otra ventaja de los ejes Z neumáticos es su bajo peso propio, lo que significa que se pueden utilizar tamaños más pequeños para los componentes mecánicos de los ejes X e Y y su motor eléctrico. La carga efectiva reducida conduce a una reducción del consumo de energía.

Las ventajas típicas de los ejes eléctricos se destacan especialmente en recorridos largos y ciclos elevados. Por 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 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 para los requisitos de la aplicación en términos de recorridos óptimos y respuesta dinámica, y se adaptan a la carga.

• Su estructura mecánica los hace fáciles de programar: por ejemplo, para movimientos verticales sólo es necesario activar un eje.

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

• Los sistemas de manipulación cartesianos tienen un espacio optimizado para la aplicación.

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

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