La geometria delle coordinate cartesiane è un metodo eccellente per mappare lo spazio tridimensionale in un sistema numerico semplice e facile da capire. Nel sistema cartesiano per lo spazio tridimensionale, ci sono tre assi di coordinate che sono perpendicolari tra loro (assi ortogonali) e si incontrano all'origine.

I tre assi sono generalmente indicati come asse x, asse Y e asse z. Qualsiasi punto nello spazio tridimensionale è rappresentato da tre numeri come (x, y, z). X rappresenta la distanza del punto dall'origine lungo l'asse X, Y è la distanza dall'origine lungo l'asse y e Z è la distanza dall'origine lungo l'asse z.

Robot cartesiani (Gantry)

I robot mechatronici che usano gli assi lineari per il movimento sono chiamati robot cartesiani, robot lineari o robot a cavalletto. I robot a cavalletto sembrano simili alle gru a cavalletto e operano in modo simile. Ma i robot a cavalletto non si limitano alle funzioni di sollevamento e movimento. Possono avere funzionalità personalizzate secondo il requisito.

I robot cartesiani hanno una struttura aerea che controlla il movimento nel piano orizzontale e un braccio robotico che aziona il movimento in verticale. Possono essere progettati per muoversi in assi XY o XYZ. Il braccio robotico viene posizionato sulle impalcature e può essere spostato sul piano orizzontale. Il braccio robotico ha un effettore o una macchina utensile collegata all'estremità del braccio a seconda della funzione in cui viene utilizzato.

Sebbene i robot cartesiani e i robot a cavalletto siano usati in modo intercambiabile, i robot a cavalletto hanno generalmente due assi X mentre i robot cartesiani avranno solo uno dei due/tre assi (secondo la configurazione).

 

Come funzionano?

I robot cartesiani si muovono solo attraverso il movimento lineare, generalmente attraverso unità servomotor. Gli attuatori lineari utilizzati possono essere in varie forme in base all'applicazione specifica. Il sistema di azionamento può essere guidato dalla cinghia, guidato dal cavo, a base di viti, a guida pneumatica, a portata di rack-and-pinion o a motore lineare. Alcuni produttori forniscono robot cartesiani completamente prefabbricati che possono essere implementati senza alcuna modifica. Altri produttori offrono componenti diversi come moduli, consentendo all'utente di implementare una combinazione di questi moduli in base al loro caso d'uso specifico.

Le stesse armi robotiche possono essere dotate di "visione" o possono essere "cieche" nelle operazioni. Possono essere collegati a sensori di luce o telecamere per identificare gli oggetti prima di eseguire un'azione. Ad esempio, i robot cartesiani possono essere utilizzati nei laboratori per raccogliere e spostare campioni. La visione assistita da computer può essere utilizzata per riconoscere il tubo di prova, le pipette o le diapositive e il braccio può afferrare l'oggetto in base ai dati di posizione trasmessi dalla fotocamera.

Il vantaggio dei robot cartesiani rispetto ad altri sistemi robotici, come i robot a sei assi, è che sono molto facili da programmare. Un singolo controller di movimento può gestire la logica di movimento per un robot cartesiano. I robot hanno solo un movimento lineare, consentendo la facilità di controllo. Non è necessario una serie complessa di PLC e microchip per il controllo del movimento dei robot cartesiani. Lo stesso attributo aiuta a facilitare la programmazione del movimento del robot.

 

Caratteristiche e vantaggi

I robot cartesiani hanno una capacità di carico utile più elevata rispetto ai loro robot a sei assi equivalenti. Questo, combinato con il costo inferiore e la facilità di programmazione per robot lineari, li rende adatti per una grande varietà di applicazioni industriali. I robot a cavalletto, che sono essenzialmente robot cartesiani con impalcature di supporto, possono trasportare carichi utili ancora più alti. La gamma di movimento per robot lineari può essere estesa aggiungendo moduli compatibili al meccanismo esistente. Questa modularità nei robot cartesiani li rende molto più versatili e ha una vita più lunga in un ambiente industriale.

I robot cartesiani presentano anche un alto livello di precisione e precisione rispetto alle loro controparti rotanti. Ciò è dovuto al fatto che hanno solo un movimento lineare e non è necessario accogliere il movimento rotante. I robot cartesiani possono avere tolleranze nell'intervallo di micrometri (μM), mentre i robot a sei assi hanno generalmente tolleranze nell'intervallo di millimetri (mm).

 

Applicazioni per robot cartesiani

La versatilità, il costo inferiore e la facilità di programmazione rendono i robot cartesiani praticabili per molte applicazioni in contesti industriali. Diamo un'occhiata ad alcuni di loro.

• Punto e posto:Il braccio robotico è dotato di una variazione del dispositivo di visione per identificare diversi componenti da una cinghia di giostra o trasportatore. Il braccio può scegliere questi oggetti e risolverli in bidoni diversi. La raccolta e il frutto possono essere eseguite da un singolo braccio robotico.
• Trasferimento di processo a processo:In una linea di produzione ci saranno casi in cui le merci nel processo devono essere trasferite da una posizione all'altra. Può essere fatto usando robot lineari a doppia trazione. Possono essere utilizzati con i sistemi di visione o la sincronizzazione del tempo a seconda del resto del processo.
• Sistema di assemblaggio:Quando gli stessi passaggi devono essere ripetuti più volte per assemblare le parti di un prodotto, i robot lineari possono essere utilizzati per automatizzare le attività.
• Applicazione di adesivi e sigillanti:Molti processi di produzione comportano l'applicazione di adesivi o sigillanti tra le parti. Viene utilizzato nella produzione di automobili di grandi dimensioni per una piccola produzione di gadget elettronici. Gli adesivi e i sigillanti devono essere applicati in quantità molto precise e la posizione corretta. Il braccio robotico del robot lineare può essere collegato con un distributore di fluidi ad alta precisione e gli adesivi e i sigillanti possono essere applicati con alta precisione.
• Pallettizzazione e deballetizzazione:L'imballaggio utilizza i pallet per trasportare le merci con facilità. I robot cartesiani possono essere utilizzati per automatizzare sia il posizionamento di prodotti su pallet sia per prenderli dai pallet.
• CNC Machine Tooling:Le macchine basate sui controlli numerici del computer vengono utilizzati per creare prodotti in base a progetti realizzati nel software di progettazione ingegneristica. Le macchine a CNC usano ampiamente robot lineari con diversi strumenti collegati ai bracci robotici.
• Saldatura a punti di precisione:La saldatura specializzata è richiesta in alcuni processi di produzione. I robot lineari con bracci di saldatura possono ottenere saldature accurate in posizioni precise sulla superficie di lavoro. L'alto livello di tolleranza nell'intervallo dei micrometri (μM) è utile in tali applicazioni.

Ci sono molte altre applicazioni industriali per i robot lineari. Questi includono agenti di erogazione, assemblatori e macchine di base del tester, unità di inserimento, dispositivi di impilamento, automazione della tenuta, gestione dei materiali, conservazione e recupero, taglio, scribing e smistamento.