Automatización de laboratorio con sistemas de coordenadas híbridos de HKP

”Los sistemas de coordenadas híbridos polar/cartesiano ofrecen  flexibilidad, valor, durabilidad y el rendimiento adecuados para una gran variedad de aplicaciones de automatización de laboratorio” 

El aumento de las enfermedades infecciosas en todo el mundo hace imprescindible contar con nuevas tecnologías en el sector de la automatización de laboratorios. Las mejoras en el diseño permiten obtener resultados más fiables y precisos. Y estos, se entregan de forma más rápida y a menudo con un coste total inferior al de los sistemas tradicionales.

Los equipos de laboratorio basados en tecnología híbrida polar/cartesiana, como la plataforma compacta de movimiento lineal y rotativo Z-Theta de Haydon Kerk Pittman, ofrecen ventajas con respecto a los sistemas de coordenadas cartesianos tradicionales. Cómo, por ejemplo, la flexibilidad, el valor, la durabilidad y el rendimiento adecuados para una gran variedad de aplicaciones de automatización de laboratorio.

Sistema Tradicional vs. Sistema Híbrido: ¿Qué diferencia hay entre los sistemas de coordenadas cartesianas con los sistemas polares/ cartesianos? 

En la automatización de laboratorios, los diseñadores han formateado el sistema de coordenadas cartesianas mediante una configuración de ejes X-Y o X-X’-Y (Figura 1b). Mientras que este método tradicional es exitoso, los sistemas híbridos polares/cartesianos ofrecen una alternativa cada vez más popular y beneficiosa en el manejo de muestras de laboratorio (Figura 1a).

¿Cómo funcionan los sistemas de coordenadas híbridos?

El método cartesiano tradicional, permite un movimiento sencillo desde la posición 1 a la posición 2. En esta figura, las líneas azules representan un brazo rígido como el que se muestra en el modelo híbrido en la Fig. 1(a).

Por el contrario, en un sistema híbrido de coordenadas polares/cartesianas como el que se muestra en la Fig. 1(a), el movimiento es más complejo. Sin embargo, dado que las geometrías son conocidas, el cálculo es simple. 

Beneficios de los sistemas híbridos polares/cartesianos 

Los sistemas polares/cartesianos tienen beneficios como la mejora de la integridad de las muestras, la reducción del espacio físico de la máquina y el ahorro de costes con respecto a los métodos alternativos.

1. Mayor Integridad 

Los componentes de control de movimiento generarán partículas durante el funcionamiento y esta materia ajena puede afectar negativamente a los resultados de la prueba. Los sistemas cartesianos tradicionales, utilizando componentes montados directamente sobre muestras de ensayo (Fig. 1b), conllevan un riesgo de contaminación de las muestras. Las opciones para proteger o sellar los dispositivos de movimiento a menudo aumentan el tamaño de la máquina y/o el coste total.

El diseño de un sistema híbrido polar/cartesiano elimina prácticamente este problema. A diferencia de los sistemas cartesianos estándar, en los sistemas híbridos el movimiento del brazo rígido está separado de los componentes con los que tiene contacto directo. Por lo tanto, este movimiento no produce partículas. La guía del eje Z que se muestra en la Fig. 1(a) se desliza sobre la trayectoria de desplazamiento del eje X en lugar de sobre las propias muestras. Esto reduce aún más el riesgo de que residuos ajenos contaminen una muestra.

2. Mayor flexibilidad a través del uso eficiente del espacio

La mayoría de los equipos de matrices de muestras están diseñados para manejar muestras de gran tamaño, como las que se muestran en la Fig. 1(a) y 1(b). Sin embargo, los sistemas puramente cartesianos a menudo tienen un gran tamaño debido a su configuración. 

Por el contrario, en el sistema polar/cartesiano, el brazo fijo está unido a un eje theta que oscila sobre el conjunto de muestras para abordar cada muestra individual, logrando una mayor flexibilidad. El componente se desplaza a través del centro del lecho de muestra, lo que ahorra espacio y crea un espacio reducido donde el lecho de muestra puede funcionar hasta los límites del área de la máquina.

Además, al reducir el recorrido del eje X se consigue un ahorro de espacio secundario. Ya que el brazo rígido se articula a través de su barrido theta para ampliar el alcance del eje X en cualquiera de los extremos del recorrido. Eliminando así, la pérdida de recorrido a lo largo del eje X y reduciendo los costes.

Agregar el eje Theta a un eje X para la traslación lineal puede reemplazar eficazmente un sistema X-Y o X-X’-Y puramente cartesiano. En cada caso, se puede emplear un eje z como se muestra en la Fig. 1.

2. Ahorro de costes

Con el eje X más corto y la posibilidad de utilizar menos componentes en el diseño, los sistemas híbridos polares/cartesianos pueden lograr una reducción significativa de los costes. En el caso de la plataforma compacta de movimiento lineal y rotativo Z-Theta, este ahorro es de hasta un 60%.

¿Cuáles son las ventajas de la plataforma de doble movimiento Z-Theta de Haydon Kerk Pittman?

Pocos diseños existentes ofrecen un dispositivo singular que logra tanto movimiento giratorio como lineal. Y, menos aún lo hacen sin el uso de una banda para el eje Theta. El innovador actuador lineal Z-Theta de Haydon Kerk Pittman hace precisamente eso y más.

La plataforma Z-Theta incorpora el actuador lineal patentado ScrewRail®, que combina la guía y la transmisión lineal en un perfil coaxial.

La exclusiva integración de movimiento dual de Haydon Kerk Pittman con un par de motores paso a paso añade movimiento giratorio (theta) de forma que reduce el tamaño del sistema de movimiento en un 50-80%. Y, además, proporciona una reducción de costes total de hasta un 60% en comparación con los sistemas de diseño tradicionales.

El diseño configurable de la Z-Theta proporciona una solución de movimiento completo ideal para una fácil integración y una complejidad reducida.

Elmeq y Haydon Kerk Pittman, la solución para dispositivos médicos y de laboratorio:

En Elmeq Motion y Haydon Kerk Pittman, somos especialistas en soluciones mecatrónicas para el sector médico y de laboratorio. Nuestra gama, cumple todos los requisitos normativos, y nuestra amplia experiencia, nos hace ser vuestro “partner” ideal para el desarrollo de soluciones mecatrónicas en que se necesiten motores motores lineales, husillos trapezoidales y actuadores paso a paso de imanes permanentes.

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