Etapas y tablas multieje

Atrás quedaron los días en que los diseñadores y fabricantes de máquinas tenían que elegir entre construir su propio sistema lineal desde cero o conformarse con una gama limitada de sistemas preensamblados que, en la mayoría de los casos, no se adaptaban perfectamente a su aplicación. Hoy en día, los fabricantes ofrecen sistemas basados ​​en una variedad de mecanismos de accionamiento (husillos de bolas, correas, piñones y cremallera, motores lineales y neumáticos) con opciones de guía y carcasa para adaptarse prácticamente a cualquier aplicación, entorno o restricción de espacio. El dilema para los ingenieros ahora no es tanto encontrar un sistema que funcione para su aplicación, sino más bien elegir la mejor solución entre la amplia gama de configuraciones disponibles.

Se han creado muchos asistentes para ayudar con este proceso de selección. Por lo general, toman la forma de una tabla que muestra los parámetros clave de la aplicación versus el tipo de sistema, con símbolos para calificar la idoneidad de cada sistema para cada parámetro. Si bien este diseño proporciona una referencia visual rápida, omite algunos de los puntos más finos de las habilidades y debilidades de cada sistema. En un intento de profundizar un poco más, el siguiente esquema analiza las fortalezas y limitaciones específicas de los tipos más comunes de sistemas lineales preensamblados.

【Sistemas accionados por correa】

Los sistemas de transmisión por correa probablemente sean mejor reconocidos por su capacidad para recorrer largas distancias. También pueden alcanzar altas velocidades, ya que los mecanismos de transmisión por correa no utilizan elementos de recirculación. Cuando se combinan con guías sin recirculación, como rodillos de leva o ruedas, las correas normalmente pueden alcanzar velocidades de hasta 10 m/s. Los sistemas accionados por correa también son muy adecuados para entornos hostiles, ya que no hay elementos rodantes que puedan dañarse con los desechos y el material de la correa de poliuretano puede soportar los tipos más comunes de contaminación química.

El principal inconveniente de los sistemas accionados por correas es que las correas se estiran. Incluso las correas reforzadas con acero, que utilizan la mayoría de los fabricantes de sistemas, eventualmente experimentarán cierto estiramiento, lo que degrada la repetibilidad y la precisión del recorrido. Los sistemas accionados por correa también tienen más resonancia que otros tipos de transmisiones, debido a la elasticidad de la correa. Si bien el ajuste adecuado de la transmisión puede compensar esto, las aplicaciones con altas tasas de aceleración y desaceleración y/o cargas pesadas pueden experimentar tiempos de estabilización no deseados.

【Sistemas accionados por husillos de bolas】

Para cargas de empuje elevadas y alta precisión de posicionamiento, los sistemas accionados por husillos de bolas son generalmente la primera opción. Y por una buena razón. Con tuercas precargadas, los husillos de bolas proporcionan un movimiento sin juego y pueden lograr una precisión y repetibilidad de posicionamiento muy altas. Los cables que van desde 2 mm hasta 40+ mm también permiten que los sistemas de husillos de bolas cumplan con una amplia gama de requisitos de velocidad y pueden evitar el retroceso en aplicaciones verticales.

La longitud del recorrido es la limitación fundamental de los sistemas accionados por husillos de bolas. A medida que aumenta la longitud del tornillo, la velocidad permitida disminuye, debido a la tendencia del tornillo a hundirse bajo su propio peso y experimentar latigazos. Los soportes de husillos de bolas pueden ayudar a contrarrestar este efecto, pero a expensas del espacio y del coste general del sistema.

【Sistemas accionados por piñón y cremallera】

Los sistemas de piñón y cremallera producen altas fuerzas de empuje y pueden hacerlo con longitudes de recorrido prácticamente ilimitadas. Su diseño también permite utilizar varios carros en el mismo sistema, lo que resulta útil para aplicaciones que requieren que los carros se muevan de forma independiente, como grandes sistemas de pórtico en las industrias del embalaje y la automoción.

Si bien se encuentran disponibles sistemas de piñón y cremallera de alta calidad y bajo juego, en general, tienen una precisión de posicionamiento menor que otras opciones de accionamiento. Y dependiendo del perfil de los dientes y la calidad del mecanizado, los sistemas accionados por piñón y cremallera pueden producir un alto nivel de ruido en comparación con otros sistemas lineales.

【Sistemas impulsados ​​por motores lineales】

Los motores lineales, tradicionalmente considerados demasiado caros para la mayoría de las aplicaciones, ahora se utilizan para tareas de posicionamiento y manipulación en industrias como la de embalaje y montaje. Los costos más bajos han contribuido a esta tendencia, pero para los ingenieros, las características atractivas de los motores lineales son su capacidad de alta velocidad, alta precisión de posicionamiento y bajos requisitos de mantenimiento. Los motores lineales también ofrecen la capacidad, al igual que los sistemas de piñón y cremallera, de integrar múltiples carros independientes en un solo sistema.

Debido a que no tienen componentes mecánicos para evitar que la carga caiga en una condición de pérdida de potencia, generalmente no se recomienda el uso de motores lineales en aplicaciones verticales. Su diseño abierto, junto con la presencia de potentes imanes, también los hace susceptibles a la contaminación y los residuos, especialmente virutas y virutas de metal.

【Sistemas accionados neumáticos】

Cuando la fuente de transmisión de potencia preferida es el aire, los sistemas lineales neumáticos son la solución. Para movimientos simples de punto a punto, los sistemas accionados neumáticos pueden ser la opción más económica y sencilla de integrar. La mayoría de los sistemas lineales neumáticos están encerrados en una carcasa de aluminio, que permite incorporar amortiguadores finales y cubiertas protectoras.

Los sistemas neumáticos tienen la precisión y rigidez más bajas de los tipos analizados aquí, pero su principal limitación es la incapacidad de detenerse en posiciones intermedias.

Independientemente de su aplicación, al considerar las opciones entre los sistemas lineales preensamblados, comience con los cuatro parámetros principales de la aplicación: carrera, carga, velocidad y precisión. Una vez que se determinan la magnitud y la importancia de estos criterios, otros parámetros, como el ruido, la rigidez y los factores ambientales, pueden ayudar a reducir el campo y hacer que el dimensionamiento y la selección final requieran menos tiempo.