【Orientaciones XY y XYZ】

Los robots cartesianos operan en dos o tres ejes a lo largo del sistema de coordenadas cartesiano X, Y y Z. Si bien los robots SCARA y de 6 ejes son más conocidos, los sistemas cartesianos se pueden encontrar en casi cualquier aplicación industrial imaginable, desde la fabricación de semiconductores hasta equipos de carpintería. Y no es de extrañar que los sistemas cartesianos se utilicen tan ampliamente. Están disponibles en configuraciones aparentemente ilimitadas y se personalizan fácilmente para adaptarse a los parámetros exactos de la aplicación.

Si bien los robots cartesianos se han diseñado y construido tradicionalmente internamente por integradores y usuarios finales, la mayoría de los fabricantes de actuadores lineales ofrecen ahora robots cartesianos prediseñados que reducen significativamente el tiempo de ingeniería, ensamblaje y puesta en marcha en comparación con la construcción de un sistema desde cero. Al seleccionar un robot cartesiano prediseñado, tenga en cuenta tres aspectos para asegurarse de obtener el sistema más adecuado para su aplicación.

【Orientación】

La orientación suele depender de la aplicación, siendo un factor clave si las piezas deben manipularse o si el proceso debe realizarse desde arriba o desde abajo. También es fundamental garantizar que el sistema no interfiera con otras piezas fijas o móviles y que no suponga un riesgo para la seguridad. Afortunadamente, los robots cartesianos están disponibles en diversas configuraciones XY y XYZ para adaptarse a las restricciones de aplicación y espacio. Dentro de las orientaciones multieje estándar, también existen opciones para montar los actuadores en posición vertical o lateral. Esta decisión de diseño suele basarse en la rigidez, ya que algunos actuadores (especialmente aquellos con rieles guía dobles) presentan una mayor rigidez al montarse lateralmente.

Para el eje más externo (Y en una configuración XY o Z en una configuración XYZ), el diseñador puede elegir si la base se fija con el carro en movimiento, o si el carro se fija con la base en movimiento. La razón principal para fijar el carro y mover la base es la interferencia. Si el actuador sobresale en un área de trabajo y necesita moverse mientras otros sistemas o procesos se mueven, mover la base permite retraer una parte significativa del actuador y liberar espacio. Sin embargo, esto aumenta la masa desplazada y la inercia, por lo que esto debe tenerse en cuenta al dimensionar reductores y motores. Además, la gestión de cables debe diseñarse de modo que pueda moverse con el eje, ya que el motor estará en movimiento. Los sistemas prediseñados tienen en cuenta estos aspectos y garantizan que todos los componentes estén diseñados y dimensionados correctamente para la orientación y disposición exactas del sistema cartesiano.

【Carga, carrera y velocidad】

Estos tres parámetros de aplicación son la base para la selección de la mayoría de los robots cartesianos. Una aplicación requiere que una carga se mueva a una distancia específica en un tiempo determinado. Sin embargo, también son interdependientes: a medida que aumenta la carga, la velocidad máxima comenzará a disminuir. La carrera está limitada por la carga si el actuador más externo es en voladizo, o por la velocidad si el actuador es accionado por husillo de bolas. Esto hace que el dimensionamiento de un sistema cartesiano sea una tarea muy compleja.

Para simplificar las tareas de diseño y dimensionamiento, los fabricantes de robots cartesianos suelen proporcionar gráficos o tablas que indican la carga y velocidad máximas para longitudes y orientaciones de carrera específicas. Sin embargo, algunos fabricantes indican capacidades de carga, carrera y velocidad máximas independientes entre sí. Es importante comprender si las especificaciones publicadas son mutuamente excluyentes o si las especificaciones de carga, velocidad y carrera máximas pueden alcanzarse conjuntamente.

【Precisión y exactitud】

Los actuadores lineales son la base de la precisión y exactitud de un robot cartesiano. El tipo de actuador —ya sea con base de aluminio o acero, y si el mecanismo de accionamiento es de correa, tornillo, motor lineal o neumático— es el principal determinante de la precisión y la repetibilidad. Sin embargo, la forma en que se montan y fijan los actuadores también influye en la precisión de desplazamiento del robot. Un robot cartesiano alineado con precisión y fijado mediante pasadores durante el ensamblaje generalmente tendrá una mayor precisión de desplazamiento que un sistema sin pasadores, y podrá mantener esta precisión con mayor facilidad durante su vida útil.

En cualquier sistema multieje, las conexiones entre ejes no son perfectamente rígidas y numerosas variables afectan el comportamiento de cada eje. Esto dificulta el cálculo o modelado matemático de la precisión de recorrido y la repetibilidad. La mejor opción para garantizar que un sistema cartesiano cumpla con la precisión de recorrido y la repetibilidad requeridas es buscar sistemas que hayan sido probados por el fabricante con cargas, recorridos y velocidades similares. La mayoría de los fabricantes de robots cartesianos reconocen esta preocupación clave para los usuarios y han probado sus sistemas para proporcionar datos reales sobre el rendimiento en diversas aplicaciones.

Los robots cartesianos prediseñados ofrecen ahorros significativos en comparación con los robots diseñados y ensamblados internamente. El tiempo necesario para dimensionar, seleccionar, pedir, ensamblar, poner en marcha y solucionar problemas de un sistema multieje puede ser de cientos de horas, y los sistemas prediseñados reducen este tiempo a tan solo unas pocas horas de selección y puesta en marcha. Además, la gama de configuraciones, tipos de guía y tecnologías de accionamiento disponibles en las ofertas estándar de los fabricantes permite a los diseñadores e ingenieros no sacrificar el rendimiento ni pagar por más capacidad de la que requiere la aplicación.