La geometría de la coordenada cartesiana es un método excelente para mapear el espacio tridimensional en un sistema numérico simple y fácil de entender. En el sistema cartesiano para el espacio tridimensional, hay tres ejes de coordenadas que son perpendiculares entre sí (ejes ortogonales) y se encuentran en el origen.

Los tres ejes generalmente se conocen como el eje x, el eje y y el eje z. Cualquier punto en el espacio tridimensional está representado por tres números como (x, y, z). X representa la distancia del punto desde el origen a lo largo del eje x, y es la distancia del origen a lo largo del eje y, y z es la distancia del origen a lo largo del eje z.

Robots cartesianos (pórtico)

Los robots mechatrónicos que usan ejes lineales para el movimiento se llaman robots cartesianos, robots lineales o robots de pórtico. Los robots de pórtico se ven similares a las grúas de pórtico y operan de manera similar. Pero los robots de pórtico no se limitan a las funciones de elevación y en movimiento. Pueden tener funcionalidad personalizada según el requisito.

Los robots cartesianos tienen una estructura superior que controla el movimiento en el plano horizontal y un brazo robótico que actúa el movimiento verticalmente. Se pueden diseñar para moverse en ejes XY o ejes XYZ. El brazo robótico se coloca en el andamio y se puede mover en el plano horizontal. El brazo robótico tiene un efector o una máquina herramienta unida al extremo del brazo, dependiendo de la función donde se usa.

Aunque los robots cartesianos y los robots de pórtico se usan indistintamente, los robots de pórtico generalmente tienen dos ejes X, mientras que los robots cartesianos tendrán solo uno de los dos/tres ejes (según la configuración).

 

¿Cómo funcionan?

Los robots cartesianos solo se mueven a través del movimiento lineal, generalmente a través de unidades servomotoras. Los actuadores lineales utilizados pueden estar en varias formas de acuerdo con la aplicación específica. El sistema de accionamiento puede ser impulsado por la correa, impulsado por cable, impulsado por tornillos, impulsado por neumático, porta y con pinzones o con motores lineales. Algunos fabricantes proporcionan robots cartesianos completamente prefabricados que se pueden implementar sin modificaciones. Otros fabricantes ofrecen diferentes componentes como módulos, lo que permite al usuario implementar una combinación de estos módulos de acuerdo con su caso de uso específico.

Los brazos robóticos en sí pueden estar equipados con "visión" o pueden ser "ciegos" en las operaciones. Se pueden conectar a sensores de luz o cámaras para identificar los objetos antes de ejecutar una acción. Por ejemplo, los robots cartesianos se pueden usar en laboratorios para elegir y mover muestras. La visión asistida por computadora se puede usar para reconocer el tubo de ensayo, las pipetas o las diapositivas y el brazo puede agarrar el objeto de acuerdo con los datos de posición transmitidos desde la cámara.

La ventaja de los robots cartesianos sobre otros sistemas robóticos, como los robots de seis ejes, es que son muy fáciles de programar. Un solo controlador de movimiento puede manejar la lógica de movimiento para un robot cartesiano. Los robots solo tienen un movimiento lineal, lo que permite la facilidad de control. No hay necesidad de una variedad compleja de PLC y microchips para el control de movimiento de los robots cartesianos. El mismo atributo ayuda a facilitar la programación del movimiento del robot.

 

Características y ventajas

Los robots cartesianos tienen una mayor capacidad de carga útil en comparación con sus robots equivalentes de seis ejes. Esto, combinado con el menor costo y la facilidad de programación para robots lineales, los hace adecuados para una gran variedad de aplicaciones industriales. Los robots de pórtico, que son esencialmente robots cartesianos con andamios de apoyo, pueden transportar cargas útiles aún más altas. El rango de movimiento para robots lineales se puede extender agregando módulos compatibles al mecanismo existente. Esta modularidad en los robots cartesianos los hace mucho más versátiles y tiene una vida más larga en un entorno industrial.

Los robots cartesianos también exhiben un alto nivel de precisión y precisión en comparación con sus homólogos rotativos. Esto se debe al hecho de que solo tienen movimiento lineal y no tienen necesidad de acomodar el movimiento rotativo. Los robots cartesianos pueden tener tolerancias en el rango de micrómetros (μM), mientras que los robots de seis ejes generalmente tienen tolerancias en el rango de milímetros (mm).

 

Aplicaciones para robots cartesianos

La versatilidad, el menor costo y la facilidad de programación hacen que los robots cartesianos sean viables para muchas aplicaciones en entornos industriales. Echemos un vistazo a algunos de ellos.

• Pick and Place:El brazo robótico está equipado con alguna variación del dispositivo de visión para identificar diferentes componentes de un carrusel o cinta transportadora. El brazo puede elegir estos objetos y ordenarlos en diferentes contenedores. La recolección y el sordo se puede hacer con un solo brazo robótico.
• Transferencia de proceso a proceso:En una línea de producción habrá casos en los que los bienes en el proceso deben transferirse de una ubicación a otra. Se puede hacer con robots lineales de doble tracción. Se pueden usar con sistemas de visión o sincronización de tiempo dependiendo del resto del proceso.
• Sistema de ensamblaje:Cuando los mismos pasos deben repetirse una y otra vez para ensamblar las partes de un producto, se pueden usar robots lineales para automatizar las tareas.
• Aplicación de adhesivos y selladores:Muchos procesos de producción implican la aplicación de adhesivos o selladores entre piezas. Se utiliza en gran fabricación de automóviles para pequeñas producción de dispositivos electrónicos. Los adhesivos y selladores deben aplicarse en cantidades muy precisas y la ubicación correcta. El brazo robótico del robot lineal se puede conectar con un dispensador de fluido de alta precisión y los adhesivos y los selladores se pueden aplicar con alta precisión.
• Paletizante y depaletizante:El embalaje utiliza paletas para transportar bienes con facilidad. Los robots cartesianos se pueden usar para automatizar ambos productos en paletas y tomarlos de paletas.
• Herramientas de CNC:Las máquinas basadas en controles numéricos de la computadora se utilizan para crear productos de acuerdo con los diseños realizados en el software de diseño de ingeniería. Las máquinas CNC utilizan ampliamente robots lineales con diferentes herramientas unidas a los brazos robóticos.
• Soldadura por puntos de precisión:Se requiere soldadura especializada en ciertos procesos de fabricación. Los robots lineales con brazos de soldadura pueden lograr soldaduras precisas en ubicaciones precisas en la superficie de trabajo. El alto nivel de tolerancia en el rango de micrómetros (μm) es útil en tales aplicaciones.

Hay muchas más aplicaciones industriales para robots lineales. Estos incluyen agentes dispensadores, máquinas base de ensamblador y probador, unidades de inserción, dispositivos de apilamiento, automatización de sellado, manejo de materiales, almacenamiento y recuperación, corte, escriba y clasificación.