Quando você pensa em um robô industrial, o que vem à mente?

Robôs articulados como esses são amplamente reconhecidos, graças a comerciais de montadoras e sequências de dança de robôs. Robôs SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) também são amplamente reconhecidos devido à sua adoção e proliferação em fábricas desde o início da década de 1980. Ambos – robôs articulados e SCARA – combinam movimento linear e rotativo, resultando em manobrabilidade para tarefas complexas. Robôs articulados são análogos ao braço humano, com seis eixos de movimento – três translacionais (lineares) e três rotacionais (pense em seu ombro, cotovelo e punho). Robôs SCARA têm quatro eixos de movimento – X, Y, Z e teta (algo como seu braço, se seu ombro estivesse imobilizado).

Menos comuns na cultura popular, mas onipresentes em aplicações industriais que vão da embalagem à fabricação de semicondutores, são os robôs cartesianos. Como o próprio nome indica, esses robôs trabalham nos três eixos cartesianos – X, Y e Z – embora possam incluir um eixo teta para ferramentas na extremidade do braço. Embora menos "atraentes" do que robôs articulados e SCARA, os robôs cartesianos são muito mais versáteis, com maiores capacidades de carga para seu tamanho e, em muitos casos, maior precisão. Eles também são altamente adaptáveis, pois os eixos podem ser atualizados ou alterados com relativamente pouca reconfiguração para atender aos requisitos em evolução do produto ou da aplicação.

Robôs cartesianos, no entanto, são limitados por seu design inerentemente em balanço, o que limita sua capacidade de carga. Isso é especialmente verdadeiro quando o eixo mais externo (Y ou Z) tem um curso longo, causando uma grande carga de momento nos eixos de suporte. Em casos que exigem cursos longos e cargas elevadas, um robô de pórtico é a melhor solução.

Do cartesiano ao pórtico:

Um robô de pórtico é um estilo modificado de robô cartesiano, usando dois eixos X (ou eixos base) em vez do eixo base único encontrado em cartesianos. O eixo X adicional (e às vezes os eixos Y e Z adicionais) permite que o robô manipule cargas e forças maiores, tornando-os ideais para coleta e colocação de cargas pesadas ou carga e descarga de peças. Cada eixo é baseado em um atuador linear, seja um atuador "caseiro" montado pelo OEM ou integrador, ou um atuador pré-montado de uma empresa de movimento linear. Isso significa que há opções quase ilimitadas para permitir qualquer combinação de altas velocidades, cursos longos, cargas pesadas e alta precisão de posicionamento. Requisitos especiais para ambientes severos ou baixo ruído são facilmente incorporados e, se a aplicação exigir processos simultâneos, mas independentes, os eixos horizontais podem ser construídos com motores lineares usando vários carros.

Robôs de pórtico são normalmente montados sobre a área de trabalho (daí o termo comum "pórtico suspenso"), mas se a peça não for adequada para manuseio por cima, como é o caso de células e módulos solares, o pórtico pode ser configurado para trabalhar por baixo da peça. E embora robôs de pórtico sejam normalmente considerados sistemas muito grandes, eles também são adequados para máquinas menores, até mesmo de mesa. Como um robô de pórtico tem dois eixos X, ou eixos de base, a carga de momento apresentada pelos eixos Y e Z, bem como a carga útil de trabalho, são resolvidas como forças nos eixos X. Isso aumenta significativamente a rigidez do sistema e, na maioria dos casos, permite que os eixos tenham cursos mais longos e velocidades mais altas do que um robô cartesiano similar.

Quando há dois eixos em paralelo, é comum que apenas um deles seja acionado pelo motor, a fim de evitar o travamento que poderia resultar de um movimento ligeiramente fora de sincronia entre os dois. Em vez de acionar ambos os eixos, um eixo de conexão ou tubo de torque é usado para transferir a potência do motor para o segundo eixo. E, em alguns casos, o segundo eixo pode ser um "guia" ou seguidor, consistindo em uma guia linear para fornecer suporte para a carga, mas sem mecanismo de acionamento. A decisão de se e como acionar o segundo eixo depende da distância entre os dois eixos, da taxa de aceleração e da rigidez da conexão entre eles. Acionar apenas um em um par de eixos também reduz o custo e a complexidade do sistema.

Dimensionar um robô cartesiano ou de pórtico é mais complicado do que dimensionar um robô SCARA ou articulado (que normalmente são especificados com três parâmetros: alcance, velocidade e precisão), mas os fabricantes facilitaram o processo nos últimos anos, introduzindo sistemas pré-configurados e ferramentas online, como o configurador EasySelect da Rexroth ou o 3D Linear Modules Builder da Adept. Essas ferramentas permitem que o usuário especifique a orientação e o tamanho dos eixos, bem como parâmetros básicos de curso, carga e velocidade. Arquivos CAD para download também são uma oferta padrão dos fabricantes de robôs cartesianos e de pórtico, tornando-os fáceis de integrar em um projeto ou layout de fluxo de trabalho, assim como robôs SCARA e articulados. Embora robôs articulados e SCARA sejam facilmente reconhecidos e robôs cartesianos sejam amplamente implantados, o projeto de pórtico supera suas limitações inerentes em carga, velocidade, alcance e repetibilidade, com um nível incomparável de personalização e flexibilidade. Em uma palavra, robôs de pórtico oferecem a melhor combinação de carga útil e curso.