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Cos'è un robot cartesiano?

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Opposto ad un altro tipo di robot o sistema multiasse.

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Innanzitutto, un sistema cartesiano è un sistema che si muove su tre assi ortogonali - X, Y e Z - secondo le coordinate cartesiane. (Anche se va notato che un asse rotativo - sotto forma di un effettore finale o di un attrezzo di fine braccio - è talvolta incluso nell'asse più esterno di un robot cartesiano)

Ciò che rende un robot cartesiano un robot è che gli assi eseguono un movimento coordinato, attraverso un controller di movimento comune.

Gli assi di un robot cartesiano sono costituiti da una qualche forma di attuatore lineare - acquistato come sistema preassemblato da un produttore o costruito su misura dall'OEM o dall'utente finale da componenti di guida lineare e di azionamento.

Semplice, vero?

Ma non tutti i sistemi lineari che lavorano sugli assi X-Y o X-Y-Z sono robot cartesiani. Una notevole eccezione è un tipo di robot che impiega due assi di base (X) in parallelo. Questa configurazione - 2X-Y o 2X-Y-Z, per esempio - sposta il robot fuori dalla categoria cartesiana e nella categoria dei robot a portale.

La differenza principale tra i robot gantry e quelli cartesiani è che un robot cartesiano usa un attuatore lineare su ogni asse, mentre un robot gantry è sempre costruito con due assi di base (X), con il secondo asse (Y) che li attraversa. Questa configurazione evita che il secondo asse sia a sbalzo (di cui parleremo più avanti) e permette ai gantry di avere corse molto più lunghe - e in molti casi, carichi utili più grandi - rispetto ai robot cartesiani.

Il secondo tipo di sistema lineare multiasse che non rientra nella definizione di robot cartesiano è la tavola XY. La differenza tra i robot cartesiani e le tavole XY sta nella disposizione del montaggio e del carico. In un robot cartesiano, il secondo o terzo asse (Y o Z) è a sbalzo, essendo sostenuto solo da un'estremità dall'asse sottostante. Inoltre, il carico sull'asse esterno è generalmente a sbalzo rispetto a quell'asse.

Questa disposizione crea non solo un carico di momento sull'asse esterno, dovuto al carico applicato, ma anche un significativo carico di momento sull'asse portante, dovuto all'effetto combinato del carico applicato insieme all'asse esterno. La disposizione del montaggio e del carico limita la capacità di carico dei robot cartesiani ed è un fattore primario nel determinare la lunghezza massima della corsa dell'asse esterno (a sbalzo).

Al contrario, le tavole XY consistono di due assi centrati l'uno sull'altro, spesso con lunghezze di corsa simili. Inoltre, il carico è generalmente centrato sull'asse Y. Questa configurazione degli assi e il posizionamento del carico comportano un carico a sbalzo molto ridotto su entrambi gli assi (e spesso nessun carico a sbalzo sull'asse Y).

I robot cartesiani si sovrappongono agli SCARA e ai robot a 6 assi (articolati) in alcune specifiche tecniche e possono essere applicati in alcune delle stesse applicazioni, ma i robot cartesiani hanno diversi vantaggi rispetto ai tipi SCARA e a 6 assi. In primo luogo, i design cartesiani forniscono un involucro di lavoro rettangolare in cui una percentuale significativa dell'impronta del robot è usata come area di lavoro attiva. I tipi SCARA e a 6 assi, d'altra parte, hanno involucri di lavoro circolari o ovali che spesso risultano in un sacco di spazio morto (inutilizzato), soprattutto quando la corsa richiesta, o il raggio d'azione, è molto lungo.

I robot cartesiani possono essere costruiti virtualmente da qualsiasi tipo di attuatore lineare con qualsiasi varietà di meccanismi di azionamento - cinghia, vite a sfera o piombo, attuatore pneumatico o motore lineare. (Si noti che sono possibili anche azionamenti a pignone e cremagliera, ma sono più comunemente usati in sistemi a portale con corse molto lunghe) Questo significa che possono avere, e spesso lo fanno, una migliore precisione di posizionamento e ripetibilità rispetto ai tipi SCARA e a 6 assi. I robot cartesiani hanno anche un vantaggio di facilità d'uso in termini di programmazione perché la loro cinematica è più semplice (tre assi cartesiani, piuttosto che più assi di rotazione).

Nel recente passato, i robot cartesiani preassemblati erano rari, con la maggior parte delle unità costruite su misura da un OEM, un integratore di robot o anche l'utente finale. Ma ora, molti produttori di attuatori lineari forniscono anche sistemi cartesiani preconfigurati e preassemblati, con una miriade di opzioni per soddisfare i comuni requisiti di corsa, carico utile, velocità e precisione. E anche i produttori di robot tradizionali a 6 assi e SCARA stanno entrando in azione, riconoscendo che per molte applicazioni di automazione industriale e assemblaggio, i robot cartesiani offrono un miglior compromesso tra capacità di carico e ingombro rispetto ai design SCARA e a 6 assi.