Robot cartesiani a 3 assi: cosa sono?

I robot cartesiani a 3 assi rappresentano un pilastro dell’automazione industriale. Conosciuti anche come robot lineari o a movimento rettilineo, questi dispositivi sono progettati con tre assi ortogonali (X, Y e Z), che consentono loro di spostarsi lungo percorsi definiti e controllati.

Grazie alle loro straordinarie capacità di precisione ed efficienza, questi sofisticati sistemi si stanno rapidamente diffondendosi in svariati settori, dall’industria manifatturiera all’imballaggio, rivoluzionando i processi produttivi.

Ma qual è l’importanza cruciale della tecnologia robotica cartesiana nel contesto attuale dell’industria?

Per rispondere a questa domanda, è necessario prima comprendere appieno il funzionamento e le caratteristiche tecniche di questi robot, così come il loro impatto attuale e futuro sui processi produttivi globali.

Che cosa sono i robot cartesiani?

I robot cartesiani sono dispositivi che si muovono lungo un sistema di coordinate cartesiane, ovvero gli assi x, y e z del piano cartesiano. 

Questo piano prende il nome dal celebre matematico e filosofo francese René Descartes (Cartesio), il quale, nel Seicento, ne sottolineò l’utilità basandosi sugli studi del matematico Nicola d’Oresme. 

È composto da due rette x (orizzontale) e y (trasversale), perpendicolari tra loro e orientate dall’origine, punto in cui si intersecano. Questo sistema di riferimento permette di individuare la posizione di qualsiasi punto nello spazio, calcolando le coordinate in base alla distanza dalle due rette. L’introduzione dell’asse z della profondità, perpendicolare agli altri due rispetto all’origine, completa il sistema, fornendo un riferimento tridimensionale. 

Il movimento dei robot si basa su una struttura che comprende guide lineari e motori posizionati lungo ciascuno degli assi di controllo primari, di questo sistema di coordinate lineari e perpendicolari tra loro:

1. Asse X: consente il movimento “avanti e indietro”, con spostamento in orizzontale da o viceversa. È il primo asse di movimento e determina la direzione laterale;
2. Asse Y: gestisce il movimento “destra e sinistra”, consentendo al robot di coprire l’area lungo la direzione trasversale;;
3. Asse Z: controlla il movimento verticale, “sopra e sotto”, consentendo al robot di spostare gli oggetti lungo la direzione verticale.

Il suo design comprende corpi rigidi collegati da giunti, con la base fissa o mobile e l’end effector che esegue l’azione desiderata, che sia tagliare, assemblare o afferrare oggetti.

La peculiarità risiede nel fatto che utilizzano solo giunti prismatici per i movimenti principali, permettendo loro di spostarsi solo in linea retta lungo i tre assi. Talvolta, può essere anche aggiunto un asse rotatorio per aumentare le capacità dell’end effector.

Robot Cartesiano: i campi di applicazione

Sfruttando il sistema basato sugli assi cartesiani, questi robot si muovono con una precisione assoluta, permettendo loro di eseguire movimenti e compiti ripetibili con un livello di accuratezza che sarebbe quasi inarrivabile per gli esseri umani. 

Questa precisione, combinata con la loro versatilità e la loro capacità di operare in modo rapido, li rende strumenti indispensabili in una vasta gamma di applicazioni industriali:

• Lavorazioni di precisione, come fresatura, taglio laser, incisione e stampaggio;
• Assemblaggio di parti e componenti in linee di produzione automatizzate;
• Operazioni di carico e scarico continuo (pick & place) su linee di produzione e nella logistica;
• Ispezione, misurazioni e controllo qualità su componenti e prodotti;
• Movimentazione di carichi pesanti e oggetti da un punto all’altro con precisione e in sicurezza.

Le macchine a controllo numerico e le stampanti 3D possono essere considerate varianti dei robot a coordinate cartesiane.

Questi dispositivi sono diventati ormai imprescindibili per le aziende che mirano a migliorare l’efficienza e contenere i costi, e – come abbiamo visto – vengono impiegati in una vasta gamma di applicazioni, dal montaggio di componenti elettronici alla manipolazione di materiali pericolosi.

Con i continui progressi nell’intelligenza artificiale e nell’apprendimento automatico, le prospettive future per questo tipo di robot sono estremamente promettenti e virtualmente illimitate.

Vantaggi dei Robot Cartesiani a 3 assi

I robot cartesiani a 3 assi rappresentano una soluzione efficace per le operazioni che richiedono movimenti lineari precisi e ripetibili. La loro versatilità li rende fondamentali in molti settori industriali, contribuendo a ottimizzare la produzione e migliorare la qualità dei processi produttivi.

Ecco in sintesi perché scegliere un robot cartesiano:

1. Semplicità di funzionamento: il funzionamento basilare dei robot a 3 assi li rende economici e facili da gestire, controllare e mantenere nel tempo.
2. Personalizzazione: il design è scalabile, consentendo la modifica della lunghezza, della corsa e del carico di ciascun asse in base alle specifiche esigenze dell’applicazione;
3. Materiali funzionali: possono essere progettati con materiali ottimizzati per la tipologia e la frequenza delle attività da svolgere, facilitando anche la reperibilità dei pezzi di ricambio sul mercato;
4. Gestione efficiente: più robot cartesiani possono essere controllati con un solo controller, riducendo la complessità e i costi di gestione;
5. Spazio di lavoro definito: lo spazio di lavoro dei robot è ben delimitato, riducendo la necessità di misure di sicurezza aggiuntive rispetto ad altri tipi di robot;
6. Movimenti lineari: la loro struttura rigida e la capacità di effettuare movimenti in linea retta li rendono adatti allo spostamento di carichi pesanti su lunghe distanze, sebbene non siano idonei per movimenti di rotazione complessi;
7. Applicazioni versatili: I robot sono particolarmente adatti al pick and place e possono essere impiegati in una varietà di settori, dall’assemblaggio di componenti alla logistica, con un impatto significativo sull’automazione dei processi e un miglioramento della velocità e della precisione operativa.

Quelle di tipo cartesiano sono soluzioni di automazione robotica flessibili e convenienti, spesso preferite per la loro facilità di installazione, gestione e programmazione. 

In termini di controllo, infatti, questi robot lineari sono meno complessi rispetto ad altre tipologie. Spesso possono essere controllati direttamente tramite software PLC o CNC e non richiedono elaborati calcoli di cinematica inversa per determinare la posizione dell’end effector nello spazio.

Gestione robot a 3 assi con il software Robinia

Per gestire efficacemente i robot cartesiani a 3 assi è essenziale disporre di un software dedicato per il controllo e la programmazione delle attività. 

Anthropomorphe software è la soluzione Robinia fondamentale per programmare, ottimizzare e controllare le operazioni industriali svolte dai robot a 3 assi.

Il nostro software offre una serie di funzionalità avanzate che consentono ai produttori di robot di convertire facilmente i percorsi utensili generati dai sistemi CAD/CAM in codice robotico, calcolando movimenti ottimali e offrendo simulazioni dettagliate per verificare problematiche come finecorsa, singolarità e collisioni.

Il software Robinia trova applicazione in una vasta gamma di settori industriali, dalla lavorazione del marmo all’industria aeronautica e aerospaziale. Questa flessibilità lo rende adatto sia per robot collaborativi che per robot industriali, consentendo la creazione di Digital Twin per impianti industriali.

Ecco alcune caratteristiche e vantaggi della nostra soluzione:

• Simulazione 3D: offre simulazioni 3D dettagliate di celle robotizzate di qualsiasi complessità, consentendo di caricare scenari in formato mesh e configurare gli impianti secondo le proprie esigenze;
• Verifiche e Ottimizzazione: esegue controlli precisi su collisioni, finecorsa e singolarità, con strumenti di ottimizzazione automatica per la programmazione dei robot a 3 assi;
• Gestione degli Assi Esterni: gestisce automaticamente qualsiasi asse esterno, come tavole rotanti e posizionatori, garantendo una gestione completa e integrata dell’intero sistema;
• Output Configurabile: il software trasforma in modo efficiente qualsiasi movimento in codice robotico, semplificando il processo di programmazione e controllo.

Il software Robinia combina esperienza pluriennale nel settore con tecnologie all’avanguardia, offrendo soluzioni affidabili e performanti per la gestione dei robot a 3 assi nelle applicazioni industriali.

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