Cuando piensas en un robot industrial, ¿qué te viene a la mente?

Los robots articulados como estos son ampliamente reconocidos gracias a los comerciales de las compañías automotrices y a las secuencias de baile de robots. Los robots SCARA (brazo robótico articulado de cumplimiento selectivo) también son bien reconocidos debido a su adopción y proliferación en las fábricas desde principios de los años 1980. Ambos (robots articulados y SCARA) combinan movimiento lineal y giratorio, lo que resulta en maniobrabilidad para tareas complejas. Los robots articulados son análogos al brazo humano, con seis ejes de movimiento: tres de traslación (lineales) y tres de rotación (piense en el hombro, el codo y la muñeca). Los robots SCARA tienen cuatro ejes de movimiento: X, Y, Z y theta (algo así como su brazo, si su hombro estuviera inmovilizado).

Menos frecuentes en la cultura popular, pero omnipresentes en aplicaciones industriales que van desde el embalaje hasta la fabricación de semiconductores, son los robots cartesianos. Como su nombre lo indica, estos robots trabajan en los tres ejes cartesianos (X, Y y Z), aunque pueden incluir un eje theta para herramientas en el extremo del brazo. Si bien son menos “atractivos” que los robots articulados y SCARA, los robots cartesianos son mucho más versátiles, con mayores capacidades de carga para su tamaño y, en muchos casos, mejor precisión. También son altamente adaptables, ya que los ejes se pueden actualizar o cambiar con relativamente poca reconfiguración para adaptarse a los requisitos cambiantes del producto o de la aplicación.

Los robots cartesianos, sin embargo, están limitados por su diseño inherentemente en voladizo, lo que limita su capacidad de carga. Esto es especialmente cierto cuando el eje más externo (Y o Z) tiene una longitud de carrera larga, lo que provoca una gran carga de momento en los ejes de soporte. En los casos en los que se requieren carreras largas y cargas elevadas, un robot pórtico es la mejor solución.

Del cartesiano al pórtico:

Un robot de pórtico es un estilo modificado de robot cartesiano, que utiliza dos ejes X (o base) en lugar del eje de base único que se encuentra en los cartesianos. El eje X adicional (y a veces los ejes Y y Z adicionales) permiten que el robot maneje cargas y fuerzas más grandes, lo que lo hace ideal para recoger y colocar cargas útiles pesadas o para cargar y descargar piezas. Cada eje se basa en un actuador lineal, ya sea un actuador “casero” ensamblado por el OEM o un integrador, o un actuador preensamblado de una empresa de movimiento lineal. Esto significa que existen opciones casi ilimitadas para permitir cualquier combinación de altas velocidades, carreras largas, cargas útiles pesadas y alta precisión de posicionamiento. Se incorporan fácilmente requisitos especiales para entornos hostiles o bajo nivel de ruido, y si la aplicación requiere que se realicen procesos simultáneos pero independientes, los ejes horizontales se pueden construir con motores lineales utilizando múltiples carros.

Los robots pórtico normalmente se montan sobre el área de trabajo (de ahí el término común "pórtico elevado"), pero si la pieza no es adecuada para manipularse desde arriba, como es el caso de las células y módulos solares, el pórtico se puede configurar para funcionar. desde debajo de la pieza. Y aunque los robots pórtico generalmente se consideran sistemas muy grandes, también son adecuados para máquinas más pequeñas, incluso del tamaño de una computadora de escritorio. Debido a que un robot pórtico tiene dos ejes X, o base, la carga de momento presentada por los ejes Y y Z, así como la carga útil de trabajo, se expresan como fuerzas en los ejes X. Esto aumenta significativamente la rigidez del sistema y, en la mayoría de los casos, permite que los ejes tengan carreras más largas y velocidades más altas que un robot cartesiano similar.

Cuando hay dos ejes en paralelo, es común que solo uno de ellos sea accionado por el motor, para evitar atascos que podrían resultar de un movimiento ligeramente desincronizado entre los dos. En lugar de accionar ambos ejes, se utiliza un eje conector o un tubo de torsión para transferir la potencia del motor al segundo eje. Y en algunos casos, el segundo eje puede ser un “rueda loca” o seguidor, que consiste en una guía lineal para brindar soporte a la carga, pero sin mecanismo de accionamiento. La decisión de si se debe accionar el segundo eje y cómo hacerlo depende de la distancia entre los dos ejes, la velocidad de aceleración y la rigidez de la conexión entre ellos. Conducir sólo uno de cada par de ejes también reduce el coste y la complejidad del sistema.

Dimensionar un robot cartesiano o de pórtico es más complicado que dimensionar un SCARA o un robot articulado (que normalmente se especifican con tres parámetros: alcance, velocidad y precisión), pero los fabricantes han facilitado el proceso en los últimos años mediante la introducción de sistemas preconfigurados y herramientas en línea, como el configurador EasySelect de Rexroth o el 3D Linear Modules Builder de Adept. Estas herramientas permiten al usuario especificar la orientación y el tamaño de los ejes, así como los parámetros básicos de carrera, carga y velocidad. Los archivos CAD descargables también son una oferta estándar de los fabricantes de robots cartesianos y de pórtico, lo que los hace fáciles de integrar en un diseño o flujo de trabajo, al igual que SCARA y los robots articulados. Si bien los robots articulados y SCARA se reconocen fácilmente y los robots cartesianos se implementan ampliamente, El diseño del pórtico supera sus limitaciones inherentes en carga, velocidad, alcance y repetibilidad, con un nivel inigualable de personalización y flexibilidad. En una palabra, los robots de pórtico ofrecen la mejor combinación de carga útil y carrera.