La geometría de coordenadas cartesianas 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 denominan eje x, eje y y 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 desde el origen a lo largo del eje y y z es la distancia desde el origen a lo largo del eje z.

Robots cartesianos (pórtico)

Los robots mecatrónicos que utilizan ejes lineales para su movimiento se denominan robots cartesianos, robots lineales o robots de pórtico. Los robots pórtico se parecen a las grúas pórtico y funcionan de manera similar. Pero los robots de pórtico no se limitan a funciones de elevación y movimiento. Pueden tener una funcionalidad personalizada según el requisito.

Los robots cartesianos tienen una estructura aérea que controla el movimiento en el plano horizontal y un brazo robótico que activa el movimiento verticalmente. Se pueden diseñar para moverse en ejes xy o xyz. El brazo robótico se coloca sobre el andamio y se puede mover en el plano horizontal. El brazo robótico tiene un efector o máquina herramienta adherido al extremo del brazo dependiendo de la función donde se utilice.

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

 

¿Cómo funcionan?

Los robots cartesianos solo se mueven mediante un movimiento lineal, generalmente mediante servomotores. Los actuadores lineales utilizados pueden tener varias formas según la aplicación específica. El sistema de accionamiento puede ser accionado por correa, por cable, por tornillo, neumático, por cremallera y piñón o por motor lineal. Algunos fabricantes ofrecen 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 según su caso de uso específico.

Los propios brazos robóticos 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 utilizar en laboratorios para recoger y mover muestras. Se puede utilizar la visión asistida por computadora para reconocer el tubo de ensayo, las pipetas o los portaobjetos y el brazo puede agarrar el objeto de acuerdo con los datos de posición transmitidos por 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 único controlador de movimiento puede manejar la lógica de movimiento de un robot cartesiano. Los robots sólo tienen movimiento lineal, lo que permite un fácil control. No se necesita una compleja gama de PLC y microchips para controlar el 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 coste y la facilidad de programación de los robots lineales, los hace adecuados para una gran variedad de aplicaciones industriales. Los robots pórtico, que son esencialmente robots cartesianos con andamios de soporte, pueden transportar cargas útiles aún mayores. El rango de movimiento de los robots lineales se puede ampliar añadiendo 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 exactitud y precisión en comparación con sus homólogos rotativos. Esto se debe al hecho de que sólo tienen movimiento lineal y no necesitan adaptarse al movimiento giratorio. 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.

• Escoge y coloca:El brazo robótico está equipado con alguna variación de dispositivo de visión para identificar diferentes componentes de un carrusel o cinta transportadora. El brazo puede recoger estos objetos y clasificarlos en diferentes contenedores. La recolección y clasificación se pueden realizar con un solo brazo robótico.
• Transferencia de proceso a proceso:En una línea de producción habrá casos en los que los bienes en proceso deban transferirse de un lugar a otro. Se puede realizar mediante robots lineales de doble accionamiento. Se pueden utilizar con sistemas de visión o sincronización horaria en función del resto del proceso.
• Sistema de montaje:Cuando es necesario repetir los mismos pasos una y otra vez para ensamblar las piezas de un producto, se pueden utilizar 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 desde la fabricación de grandes automóviles hasta la producción de pequeños dispositivos electrónicos. Los adhesivos y selladores deben aplicarse en cantidades muy precisas y en el lugar correcto. El brazo robótico del robot lineal se puede conectar con un dispensador de fluido de alta precisión y se pueden aplicar adhesivos y selladores con gran precisión.
• Paletizado y despaletizado:El embalaje utiliza palets para transportar mercancías con facilidad. Los robots cartesianos se pueden utilizar para automatizar tanto la colocación de productos sobre palés como su retirada de los mismos.
• Máquinas herramienta CNC:Se utilizan máquinas basadas en controles numéricos por computadora para crear productos de acuerdo con diseños realizados en 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 de la superficie de trabajo. El alto nivel de tolerancia en el rango de micrómetros (μm) es útil en este tipo de aplicaciones.

Hay muchas más aplicaciones industriales para robots lineales. Estos incluyen agentes dosificadores, máquinas base ensambladoras y probadoras, unidades de inserción, dispositivos de apilamiento, automatización de sellado, manipulación de materiales, almacenamiento y recuperación, corte, trazado y clasificación.