Configuración del sistema, gestión de cables, controles.

Si su aplicación requiere un robot cartesiano, tiene una amplia variedad de opciones, dependiendo del nivel de integración que desee emprender. Y aunque los robots cartesianos privados se están volviendo más ampliamente adoptados a medida que los fabricantes expanden sus rangos de productos para que se ajusten a un alcance más amplio de criterios de rendimiento, algunas aplicaciones aún requieren construir su propio sistema cartesiano, por ejemplo, para cumplir con condiciones ambientales especiales o para cumplir con un conjunto de requisitos de rendimiento altamente especializado.

Pero "construir el tuyo" no necesariamente significa "construir desde cero". Caso en cuestión: los componentes clave de un robot cartesiano, los actuadores lineales, están disponibles en numerosas configuraciones, por lo que rara vez es necesario construir los actuadores desde cero. Y muchos fabricantes de actuadores lineales ofrecen kits de conexión y soportes de montaje que hacen que el ensamblaje de su propio sistema cartesiano de los actuadores de especificaciones de catálogo sea un ejercicio relativamente simple.

Sin embargo, determinar el diseño básico y elegir los actuadores lineales apropiados es solo el primer paso. Para evitar terminar con un sistema cartesiano que no funcione con los requisitos de la aplicación o que no se ajuste a la huella esperada, tenga en cuenta las siguientes consideraciones, especialmente durante la etapa de diseño.

Configuración del sistema

Una de las primeras cosas para especificar al diseñar un robot cartesiano es la configuración de los ejes, no solo para lograr los movimientos necesarios, sino también para garantizar que el sistema tenga suficiente rigidez, lo que puede afectar la capacidad de carga, la precisión del viaje y la precisión de posicionamiento. De hecho, algunas aplicaciones que requieren movimiento en las coordenadas cartesianas son mejor atendidas por un robot de pórtico que por un sistema cartesiano, especialmente si el eje Y requiere una carrera larga o si la disposición cartesiana pondría una gran carga de momento en uno de los ejes. En estos casos, los ejes de doble X o dual de un sistema de pórtico pueden ser necesarios para evitar una deflexión o vibración excesiva.

Si un sistema cartesiano es la mejor solución, la siguiente opción de diseño es típicamente la unidad de accionamiento para los actuadores, con las opciones más comunes que son un sistema de cinturón, tornillo o basado en neumático. E independientemente del sistema de accionamiento, los actuadores lineales generalmente se ofrecen con una sola guía lineal o guías lineales duales.

La gran mayoría de los robots cartesianos usan la configuración de doble guía, ya que ofrece un mejor soporte para las cargas de sobrecarga (momento), pero los ejes con guías lineales duales tendrán una huella más amplia que los ejes con guías lineales individuales. Por otro lado, los sistemas de doble guía son a menudo más cortos (en la dirección vertical), lo que puede evitar la interferencia con otras partes de la máquina. El punto es que el tipo de ejes que elige afecta no solo el rendimiento del sistema cartesiano, sino que también afecta la huella general.

Gestión de cables

Otro aspecto importante del diseño del robot cartesiano que a menudo se pasa por alto en las primeras fases (o simplemente diferida a las fases posteriores del diseño) es la gestión de cables. Cada eje requiere múltiples cables para potencia, aire (para ejes neumáticos), retroalimentación del codificador (para cartesianos servo), sensores y otros componentes eléctricos. Y cuando los sistemas y los componentes se integran en el Internet de las cosas industriales (IIoT), los métodos y herramientas para conectarlos se vuelven aún más críticos. Todos estos cables, cables y conectores deben enrutarse cuidadosamente y lograrse para asegurarse de que no experimenten fatiga prematura debido a una flexión o daño excesivo debido a la interferencia con otras partes del sistema.

Los robots cartesianos (así como Scara y 6 ejes) hacen que esta conectividad sea aún más desafiante, ya que los ejes pueden moverse tanto de forma independiente como en sincronización entre sí. Pero una cosa que puede ayudar a mitigar la complejidad de la gestión de cables es usar componentes que reducen el número de cables requeridos, por ejemplo, motores que integran la alimentación y la retroalimentación en un solo cable o combinaciones integradas de accionamiento de motor.

El tipo de control y el protocolo de red también pueden influir en el tipo y la cantidad de cables requeridos y la complejidad de la gestión de cables. Y no olvide que el sistema de gestión de cables, portadores de cables, bandejas o carcasas, afectará las dimensiones del sistema general, por lo que es importante verificar la interferencia entre el sistema de gestión de cables y las otras partes del robot y la máquina.

Control

Los robots cartesianos son la solución de referencia para movimientos punto a punto, pero también pueden producir movimientos interpolados complejos y movimiento contorneado. El tipo de movimiento requerido ayudará a determinar qué sistema de control, protocolo de red, HMI y otros componentes de movimiento son los más adecuados para el sistema. Y aunque estos componentes están, en su mayor parte, alojados por separado de los ejes del robot cartesiano, influirán en qué motores, cables y otros componentes eléctricos en el eje se requieren. Y estos componentes en el eje jugarán, a su vez, un papel en las dos primeras consideraciones de diseño: configuración y gestión de cables.

Por lo tanto, el proceso de diseño viene "círculo completo", que reitera la importancia de diseñar un robot cartesiano como una unidad electromecánica integrada, en lugar de una serie de componentes mecánicos que simplemente están conectados a hardware y software eléctrico.