Personalização e Versatilidade

Os sistemas de manipulação cartesianos, como a cinemática serial, possuem eixos principais para movimento retilíneo e eixos auxiliares para rotação. O sistema atua simultaneamente como guia, suporte e acionamento, e deve ser integrado ao sistema completo da aplicação, independentemente da estrutura do sistema de manipulação.

【Posições de montagem padrão】

Todos os sistemas de movimentação cartesiana podem ser instalados em qualquer posição no espaço. Isso permite que o sistema mecânico seja adaptado idealmente às condições da aplicação. Aqui está uma visão geral de alguns dos projetos mais comuns.

Bidimensional – Esses sistemas de manipulação cartesiana são divididos nas categorias de cantilever e pórticos lineares, com seu movimento no plano vertical, e pórticos de superfície plana, com seu movimento no plano horizontal.

Uma viga em balanço 2D consiste em um eixo horizontal (Y) com um mecanismo de acionamento vertical (Z) montado na sua parte frontal.

Um pórtico linear consiste em um eixo horizontal (Y) fixado em ambas as extremidades, esquerda e direita. Um eixo vertical (Z) é montado sobre um trilho deslizante entre os dois pontos extremos do eixo. Os pórticos lineares geralmente são estreitos, com um espaço de trabalho vertical retangular.

Um pórtico de superfície plana consiste em dois eixos paralelos (X) ligados por um eixo (Y) perpendicular à direção do movimento. Os pórticos de superfície plana podem cobrir um espaço de trabalho significativamente maior do que os sistemas robóticos com cinemática delta ou SCARA, com seus espaços de trabalho circulares/em forma de rim.

Além da configuração convencional com eixos individuais, os pórticos lineares e os pórticos de superfície plana também assumem a forma de sistemas completos com uma combinação mecânica fixa e uma correia dentada rotativa como componente de acionamento. A baixa carga efetiva os torna adequados para altas capacidades (pegadas/min) com resposta dinâmica correspondente.

Tridimensional – Esses sistemas de movimentação cartesiana são divididos nas categorias de vigas em balanço e pórticos 3D com movimentos em ambos os planos.

Os cantilevers 3D são compostos por dois eixos (X) montados em paralelo, mais um eixo cantilever (Y) perpendicular à direção do movimento, com um eixo vertical (Z) montado na frente.

Os pórticos 3D consistem em dois eixos paralelos (X) ligados por um eixo (Y) perpendicular à direção do movimento. Um eixo vertical (Z) é montado neste eixo perpendicular.

Nota: Em pórticos planos, lineares e 3D, a força é aplicada entre os dois pontos de apoio dos eixos horizontais. O eixo horizontal na viga em balanço atua como uma alavanca devido à carga suspensa em sua extremidade.

【Programação mais simples necessária】

O nível de programação necessário depende da função: se o sistema precisar apenas se deslocar para pontos específicos, uma programação de CLP rápida e simples é suficiente.

Se o movimento de trajetória for necessário, como na aplicação de adesivo, o controle por CLP (Controlador Lógico Programável) deixa de ser suficiente. Nesses casos, a programação convencional de robôs também é necessária para sistemas de manipulação cartesiana. No entanto, o ambiente de controle para sistemas de manipulação cartesiana oferece uma ampla gama de alternativas quando comparado a robôs convencionais. Enquanto robôs convencionais sempre exigem o uso do sistema de controle específico do fabricante, qualquer CLP pode ser utilizado em sistemas de manipulação cartesiana, na versão com o conjunto de funções mais adequado aos requisitos e à complexidade da aplicação. Isso significa que as especificações do cliente podem ser atendidas e uma plataforma de controle uniforme pode ser implementada, incluindo uma linguagem de programação e uma estrutura de programa uniformes.

Com robôs convencionais, a programação complexa é frequentemente necessária. Consequentemente, é preciso muito trabalho para utilizar sistemas de 4 a 6 eixos em tarefas mecânicas. Por exemplo, todos os 6 eixos precisam ser movidos simultaneamente para deslocamento em linha reta. Além disso, programar a transição do braço direito para o esquerdo em aplicações robóticas convencionais é difícil e demorado. Os sistemas de manipulação cartesiana oferecem excelentes alternativas nesse sentido.

【Alta eficiência energética】

As bases para o manuseio com eficiência energética são estabelecidas já na seleção do sistema. Se a aplicação exigir longos períodos de permanência em determinadas posições, todos os eixos dos robôs convencionais estão sujeitos a controle em malha fechada e devem compensar continuamente a força do peso.

Em sistemas de movimentação cartesiana, geralmente apenas o eixo Z vertical precisa aplicar força continuamente. Essa força é necessária para manter a carga efetiva na posição desejada, contrariando a força da gravidade. Isso pode ser alcançado de forma muito eficiente utilizando acionamentos pneumáticos, já que estes não consomem energia durante as fases de sustentação. Outra vantagem dos eixos Z pneumáticos é o seu baixo peso próprio, o que permite o uso de componentes mecânicos menores nos eixos X e Y e em seus motores elétricos. A redução da carga efetiva resulta em menor consumo de energia.

As vantagens típicas dos eixos elétricos se destacam especialmente em casos de percursos longos e altas taxas de ciclo. Portanto, eles costumam ser uma alternativa muito eficiente aos eixos X e Y.

【Conclusão】

Em muitos casos, é mais eficiente e econômico usar sistemas de manipulação cartesiana em vez de sistemas robóticos convencionais. Para uma ampla gama de aplicações, é possível projetar um sistema de manipulação cartesiana ideal porque:

• Os sistemas são configurados de acordo com as necessidades da aplicação em termos de trajetórias otimizadas e resposta dinâmica, e são adaptados à carga.

• Sua estrutura mecânica facilita a programação: por exemplo, apenas um eixo precisa ser ativado para movimentos verticais.

• Sua adaptação mecânica otimizada os torna energeticamente eficientes, por exemplo, desligando o fornecimento de energia quando em repouso.

• Os sistemas de manipulação cartesiana são otimizados em termos de espaço para a aplicação.

• Componentes padronizados e produzidos em massa permitem que os sistemas de manipulação cartesiana sejam uma alternativa com preço atrativo em comparação aos robôs industriais convencionais.

E por último, mas não menos importante: nos sistemas de manipulação cartesiana, a cinemática é definida pela aplicação e seus periféricos, e não o contrário.