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¿Qué es un robot cartesiano?

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En contraposición a otro tipo de robot o sistema multieje.

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En primer lugar, un sistema cartesiano es aquel que se mueve en tres ejes ortogonales -X, Y y Z- según las coordenadas cartesianas. (Aunque hay que tener en cuenta que a veces se incluye un eje giratorio -en forma de efector final o de herramienta de fin de brazo- en el eje más externo de un robot cartesiano)

Lo que hace que un robot cartesiano sea un robot es que los ejes realizan un movimiento coordinado, a través de un controlador de movimiento común.

Los ejes de un robot cartesiano están formados por algún tipo de actuador lineal, ya sea comprado como un sistema premontado a un fabricante o construido a medida por el OEM o el usuario final a partir de componentes de guías lineales y accionamientos.

Sencillo, ¿verdad?

Pero no todos los sistemas lineales que funcionan en los ejes X-Y o X-Y-Z son robots cartesianos. Una notable excepción es un tipo de robot que emplea dos ejes base (X) en paralelo. Esta configuración - 2X-Y o 2X-Y-Z, por ejemplo - hace que el robot salga de la categoría cartesiana y entre en la categoría de los robots de pórtico.

La principal diferencia entre los robots de pórtico y los cartesianos es que un robot cartesiano utiliza un actuador lineal en cada eje, mientras que un robot de pórtico se construye siempre con dos ejes base (X), con el segundo eje (Y) que los atraviesa. Esta configuración evita que el segundo eje esté en voladizo (más adelante se habla de ello) y permite que los pórticos tengan longitudes de carrera mucho mayores -y, en muchos casos, cargas útiles más grandes- que los robots cartesianos.

El segundo tipo de sistema lineal multieje que no entra en la definición de robot cartesiano es la mesa XY. La diferencia entre los robots cartesianos y las mesas XY radica en la disposición de montaje y carga. En un robot cartesiano, el segundo o tercer eje (Y o Z) está en voladizo, siendo soportado sólo en un extremo por el eje que está debajo. Además, la carga en el eje exterior suele estar en voladizo desde ese eje.

Esta disposición crea no sólo un momento de carga en el eje exterior, debido a la carga aplicada, sino también un momento de carga significativo en el eje de soporte, debido al efecto combinado de la carga aplicada junto con el eje exterior. La disposición del montaje y de la carga limita la capacidad de carga de los robots cartesianos y es un factor primordial a la hora de determinar la longitud máxima de la carrera del eje exterior (en voladizo).

Por el contrario, las mesas XY constan de dos ejes centrados uno encima del otro, a menudo con longitudes de carrera similares. Además, la carga suele estar centrada en el eje Y. Esta configuración de los ejes y el posicionamiento de la carga dan como resultado muy poca carga en voladizo en cualquiera de los ejes (y a menudo ninguna carga en voladizo en el eje Y).

Los robots cartesianos se solapan con los SCARA y los robots de 6 ejes (articulados) en algunas especificaciones técnicas y pueden aplicarse en algunas de las mismas aplicaciones, pero los robots cartesianos tienen varias ventajas sobre los SCARA y los de 6 ejes. En primer lugar, los diseños cartesianos proporcionan un área de trabajo rectangular en la que un porcentaje significativo de la huella del robot se utiliza como área de trabajo activa. Los robots SCARA y de 6 ejes, por el contrario, tienen envolturas de trabajo circulares u ovaladas que a menudo dan lugar a mucho espacio muerto (no utilizado), especialmente cuando el recorrido o el alcance requeridos son muy largos.

Los robots cartesianos pueden construirse a partir de prácticamente cualquier tipo de actuador lineal con cualquier variedad de mecanismos de accionamiento: correa, husillo de bolas o de plomo, actuador neumático o motor lineal. (Tenga en cuenta que los accionamientos de cremallera también son posibles, pero se utilizan más comúnmente en sistemas de pórtico con carreras muy largas) Esto significa que pueden, y a menudo lo hacen, tener mejor precisión de posicionamiento y repetibilidad que los tipos SCARA y de 6 ejes. Los robots cartesianos también tienen una ventaja de facilidad de uso en términos de programación porque su cinemática es más sencilla (tres ejes cartesianos, en lugar de múltiples ejes de rotación).

En el pasado reciente, los robots cartesianos premontados eran raros, y la mayoría de las unidades eran construidas a medida por un OEM, un integrador de robots o incluso el usuario final. Pero ahora, muchos fabricantes de actuadores lineales también ofrecen sistemas cartesianos preconfigurados y premontados, con innumerables opciones para adaptarse a los requisitos habituales de recorrido, carga útil, velocidad y precisión. Y los fabricantes de robots tradicionales de 6 ejes y SCARA también están entrando en acción, reconociendo que para muchas aplicaciones de ensamblaje y automatización industrial, los robots cartesianos ofrecen una mejor relación entre capacidad de carga y tamaño que los diseños SCARA y de 6 ejes.