【Orientaciones XY y XYZ】

Los robots cartesianos operan en dos o tres ejes a lo largo del sistema de coordenadas cartesianas X, Y y Z. Si bien los robots SCARA y de 6 ejes son más conocidos, los sistemas cartesianos se encuentran en prácticamente todas las aplicaciones industriales imaginables, desde la fabricación de semiconductores hasta la maquinaria para trabajar la madera. Y no es de extrañar que los robots cartesianos estén tan extendidos. Están disponibles en configuraciones prácticamente ilimitadas y se personalizan fácilmente para cumplir con los parámetros exactos de cada aplicación.

Si bien los robots cartesianos tradicionalmente han sido diseñados y fabricados internamente por integradores y usuarios finales, la mayoría de los fabricantes de actuadores lineales ahora ofrecen robots cartesianos prediseñados que reducen significativamente el tiempo de ingeniería, ensamblaje y puesta en marcha en comparación con la construcción de un sistema desde cero. Al seleccionar un robot cartesiano prediseñado, tenga en cuenta estos tres aspectos para asegurarse de obtener el sistema más adecuado para su aplicación.

【Orientación】

La orientación suele estar determinada por la aplicación, siendo un factor clave si las piezas deben manipularse o el proceso debe realizarse desde arriba o desde abajo. También es fundamental garantizar que el sistema no interfiera con otras piezas fijas o móviles y no represente un riesgo para la seguridad. Afortunadamente, existen robots cartesianos disponibles en diversas configuraciones XY y XYZ para adaptarse a las restricciones de espacio y de la aplicación. Dentro de las orientaciones multieje estándar, también hay opciones para montar los actuadores en posición vertical o lateral. Esta elección de diseño suele realizarse teniendo en cuenta la rigidez, ya que algunos actuadores (especialmente aquellos con guías dobles) presentan mayor rigidez cuando se montan de lado.

Para el eje más externo (Y en una configuración XY o Z en una configuración XYZ), el diseñador puede elegir entre fijar la base y mover el carro, o fijar el carro y mover la base. La principal razón para fijar el carro y mover la base es evitar interferencias. Si el actuador sobresale en un área de trabajo y necesita apartarse mientras otros sistemas o procesos se desplazan, mover la base permite retraer una parte significativa del actuador y liberar el espacio. Sin embargo, esto aumenta la masa y la inercia, por lo que debe tenerse en cuenta al dimensionar las cajas de engranajes y los motores. Además, la gestión del cableado debe diseñarse para que pueda moverse con el eje, ya que el motor estará en movimiento. Los sistemas prediseñados consideran estos aspectos y garantizan que todos los componentes estén diseñados y dimensionados correctamente para la orientación y disposición exactas del sistema cartesiano.

【Carga, carrera y velocidad】

Estos tres parámetros de aplicación son la base para la selección de la mayoría de los robots cartesianos. Una aplicación requiere mover una carga determinada a una distancia específica en un tiempo dado. Sin embargo, estos parámetros son interdependientes: a medida que aumenta la carga, la velocidad máxima tiende a disminuir. Además, el recorrido está limitado por la carga si el actuador más externo es de tipo voladizo, o por la velocidad si el actuador es accionado por husillo de bolas. Esto hace que dimensionar un sistema cartesiano sea una tarea muy compleja.

Para simplificar el diseño y el dimensionamiento, los fabricantes de robots cartesianos suelen proporcionar tablas o gráficos que indican la carga y la velocidad máximas para longitudes de carrera y orientaciones específicas. Sin embargo, algunos fabricantes especifican capacidades máximas de carga, carrera y velocidad independientes entre sí. Es importante determinar si las especificaciones publicadas son mutuamente excluyentes o si las especificaciones máximas de carga, velocidad y carrera pueden alcanzarse simultáneamente.

【Precisión y exactitud】

Los actuadores lineales son la base de la precisión y exactitud de un robot cartesiano. El tipo de actuador —ya sea con base de aluminio o acero, y si el mecanismo de accionamiento es por correa, tornillo, motor lineal o neumático— es el principal determinante de la precisión y la repetibilidad. Sin embargo, la forma en que se montan y fijan los actuadores también influye en la precisión de desplazamiento del robot. Un robot cartesiano alineado con precisión y fijado mediante pasadores durante el montaje generalmente tendrá una mayor precisión de desplazamiento que un sistema sin pasadores, y podrá mantener esta precisión durante su vida útil.

En cualquier sistema multieje, las conexiones entre ejes no son perfectamente rígidas y numerosas variables afectan el comportamiento de cada uno. Esto dificulta el cálculo y la modelización matemática de la precisión y la repetibilidad del desplazamiento. La mejor opción para garantizar que un sistema cartesiano cumpla con la precisión y la repetibilidad requeridas es buscar sistemas que hayan sido probados por el fabricante con cargas, recorridos y velocidades similares. La mayoría de los fabricantes de robots cartesianos reconocen esta preocupación clave para los usuarios y han probado sus sistemas para proporcionar datos reales sobre su rendimiento en diversas aplicaciones.

Los robots cartesianos prediseñados ofrecen un ahorro significativo en comparación con los robots diseñados y ensamblados internamente. El tiempo necesario para dimensionar, seleccionar, pedir, ensamblar, poner en marcha y solucionar problemas de un sistema multieje puede ser de cientos de horas, mientras que los sistemas prediseñados lo reducen a tan solo unas horas de selección y puesta en marcha. Además, la variedad de configuraciones, tipos de guías y tecnologías de accionamiento disponibles en las ofertas estándar de los fabricantes significa que los diseñadores e ingenieros no tienen que sacrificar el rendimiento ni pagar por capacidades superiores a las que requiere la aplicación.