Robótica

Sistemas XYZ: precisión en tres planos

Autor: Gabriela Torres

feb 02, 2022

Un robot cartesiano tiene tres ejes de control primarios, por lo cual, es un ejemplo excelente de una aplicación que combina movimientos lineales independientes para generar trayectorias complejas en un espacio tridimensional. Para ello, la tecnología lineal de UNIMOTION presenta un desempeño impecable, gracias a sus actuadores lineales con tecnología de banda de tiempo o de tornillo de bolas.

Los robots cartesianos son la mejor solución para realizar movimientos de punto a punto, lo cual se concreta en aplicaciones Pick and Place y en aquellas empleadas para mecanizado de las fresadoras CNC, por mencionar algunos ejemplos.

Un robot cartesiano es conocido de tal manera porque su movimiento se basa en las coordenadas cartesianas, las cuales están formadas por dos rectas perpendiculares entre sí que reciben el nombre de ejes y a los que identificamos como X (eje horizontal) y Y (eje vertical); dichos ejes convergen en un punto determinado. Debido a este principio básico, los robots cartesianos utilizan el movimiento lineal para llevar a cabo acciones como picking, a través de un recorrido a lo largo de una línea siempre recta (sin rotación).

Pues bien, el funcionamiento de un robot cartesiano en el entorno industrial está constituido por tres ejes de control primarios lineales y mutuamente perpendiculares entre sí. Sus tres articulaciones deslizantes le permiten mover la muñeca hacia arriba, hacia adentro, hacia afuera y hacia abajo (esto corresponde, por tanto, a lo ejes X, Y y también Z). Los robots cartesianos son completamente confiables y precisos, así como útiles para el movimiento horizontal y para apilar contenedores, por ejemplo.

Comprender el mecanismo de un robot cartesiano involucra, necesariamente, el concepto de topología conjunta:


quote

Un objetivo en movimiento está ligado a una base de manipuladores en serie por una cadena continua de eslabones y articulaciones”. Esha Chakraborty en “¿Qué es un robot cartesiano?

Esha Chakraborty en “¿Qué es un robot cartesiano?”

Por otro lado, los robots de coordenadas cartesianas usualmente manipulan estructuras tan solo mediante traslación lineal en forma de T, ya que están conformados por las operaciones de uniones prismáticas de trabajo lineal. Como nota aclaratoria, cabe destacar que, pocos robots de coordenadas cartesianas incluyen grados de libertad rotacionales; si este eje existe, se encontrará en el efector final y es comúnmente conocido como eje W.



La disposición de los ejes es una de las primeras cosas que se deben determinar al construir un robot cartesiano con el fin de asegurar rigidez adecuada, capacidad de carga, precisión de desplazamiento y de posicionamiento.

URANY es experto en cálculo de aplicaciones, ¡podemos ayudarte a obtener un sistema cartesiano multiejes preciso y eficiente!

Por otra parte, conviene aclarar que, dentro de los sistemas de ejes lineales también se encuentran los robots de pórtico (gantry), los cuales son robots de coordenadas cartesianas, pero con elementos horizontales apoyados en los extremos. Así, un robot cartesiano tiene un actuador lineal en cada eje, mientras que, un robot de pórtico cuenta con dos ejes de base (X) y un segundo eje (Y) que los abarca. El diseño gantry facilita que las longitudes de carrera logren ser más largas y soporta una mayor carga útil, en comparación con el robot cartesiano.


En la configuración Gantry los ejes X son horizontales, tal como muestra el siguiente video:


Ahora bien, uno de los componentes principales en los mecanismos cartesianos es la unidad de control del actuador, el cual puede ser de tornillo de bolas o de banda dentada. Además, los actuadores lineales, usualmente, están disponibles con una guía lineal simple o doble, según el sistema de transmisión. En URANY contamos con la solución exacta para integrar un sistema cartesiano multiejes completo e, incluso, preensamblado. Gracias a nuestra colaboración con UNIMOTION, nuestra variedad de productos abarcan actuadores lineales sofisticados, mismos que te presentamos a continuación.


Actuadores con tecnología de tornillo de bolas

La familia MTV de actuadores lineales está construida con un perfil de aluminio extruido con precisión de 6063 AL que integra una guía de riel de bolas con cero juego mecánico, lo cual proporciona alta capacidad de carga y ciclos óptimos para el movimiento de grandes masas a altas velocidades. Estos actuadores también presentan tolerancia clase ISO7, lo cual ayuda a reducir el juego mecánico de la tuerca de bolas. Además, cuentan con protección anticorrosión, por lo que, protegen todas las partes contra el polvo y otros contaminantes.

Estos actuadores tienen un puerto de lubricación y su estructura puede incluir un sistema de soportes a lo largo del tornillo de bolas para disminuir las vibraciones ocasionadas por alta velocidad o por carreras largas, así como para conseguir alta capacidad de carga axial. Con todo, la familia MTV destaca por su precisión (+- 0.02 mm).

Tecnología de banda dentada

Las series MTJ y MRJ de actuadores lineales con tecnología de banda de tiempo tienen un alto desempeño en velocidad y logran carreras sin vibraciones en longitudes de hasta seis metros. Están construidos con un perfil de aluminio extruido con precisión de 6063 AL que integra una guía de riel de bolas con cero juego mecánico, lo cual proporciona alta capacidad de carga y ciclos óptimos para el movimiento de grandes masas a altas velocidades. También cuentan con una banda de tiempo dentada de poliuretano AT pretensada y reforzada con acero.

La combinación de estos elementos dan como resultado una protección total a todas las partes del dispositivo contra el polvo y otros contaminantes. Asimismo, estos actuadores incluyen un puerto de lubricación y el perfil de aluminio tiene ranuras en T para fijar otras unidades lineales, así como para colocar sensores e interruptores.

Obtén un sistema integral multiejes con UNIMOTION

Gracias a la combinación de los actuadores UNIMOTION, en URANY podemos brindarte soluciones integrales como los sistemas cartesianos multiejes. Ofrecemos, además, los accesorios necesarios para ello: placas de montaje, ejes para acoplar dos actuadores a un solo motor y sistemas de fijación.

En cuanto a las aplicaciones de estos sistemas, las máquinas de control numérico por computadora (máquinas CNC) y la impresión 3D son dos usos típicos de los robots de coordenadas cartesianas. Las fresadoras y trazadores utilizan la aplicación más sencilla, en la que una herramienta, como un enrutador o un bolígrafo, se mueve alrededor de un plano XY y se eleva y baja sobre una superficie para producir un patrón específico.

Finalmente, las ventajas que podemos ofrecerte con una solución multiejes son las siguientes:

  • Son sistemas completos que podemos entregarte en tiempos cortos, lo cual los coloca como una gran alternativa contra ejes individuales.
  • Requieren mínima instalación, pues se entregan preensamblados.
  • Pueden mover cargas útiles pesadas debido a su construcción compacta y desplazamiento en línea recta.


Te invitamos a ponerte en contacto para conocer todas nuestras soluciones en actuadores lineales, así como nuestro servicio de cálculo de aplicación, gracias a los cuales podemos garantizarte soluciones en sistemas multiejes con un alto rendimiento y costo-beneficio.

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