Plataformas y mesas multieje

Han quedado atrás los tiempos en que los diseñadores y constructores de maquinaria debían 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 ajustaban del todo a sus necesidades. Hoy en día, los fabricantes ofrecen sistemas basados ​​en diversos mecanismos de accionamiento —husillos de bolas, correas, cremalleras y piñones, motores lineales y sistemas neumáticos— con opciones de guía y alojamiento que se adaptan a prácticamente cualquier aplicación, entorno o limitación de espacio. El dilema para los ingenieros ahora no reside tanto en encontrar un sistema que funcione para su aplicación, sino más bien en elegir la mejor solución entre la amplia gama de configuraciones disponibles.

Se han creado numerosas herramientas para facilitar este proceso de selección. Estas suelen consistir en una tabla que muestra los parámetros clave de la aplicación frente al tipo de sistema, con símbolos para calificar la idoneidad de cada sistema para cada parámetro. Si bien este formato proporciona una referencia visual rápida, no tiene en cuenta algunos detalles importantes sobre las capacidades y debilidades de cada sistema. Con el fin de profundizar un poco más, el siguiente esquema analiza las ventajas y limitaciones específicas de los tipos más comunes de sistemas lineales preensamblados.

【Sistemas de transmisión por correa】

Los sistemas de transmisión por correa son reconocidos principalmente por su capacidad para recorrer grandes distancias. También alcanzan altas velocidades, ya que no utilizan elementos de recirculación. Al combinarse con guías sin recirculación, como rodillos de leva o ruedas, las correas suelen alcanzar velocidades de hasta 10 m/s. Además, son ideales para entornos exigentes, dado que no tienen elementos rodantes que puedan dañarse con residuos, y el material de poliuretano de la correa resiste la mayoría de los tipos comunes de contaminación química.

La principal desventaja de los sistemas de transmisión por correa es la elongación de las correas. Incluso las correas reforzadas con acero, utilizadas por la mayoría de los fabricantes, acaban estirándose, lo que reduce la repetibilidad y la precisión de desplazamiento. Los sistemas de transmisión por correa también presentan mayor resonancia que otros tipos de transmisiones, debido a la elasticidad de la correa. Si bien un ajuste adecuado de la transmisión puede compensar este efecto, las aplicaciones con altas tasas de aceleración y desaceleración o cargas pesadas pueden experimentar tiempos de estabilización excesivos.

【Sistemas accionados por husillo de bolas】

Para cargas axiales elevadas y alta precisión de posicionamiento, los sistemas accionados por husillos de bolas suelen ser la primera opción. Y con razón. Gracias a sus tuercas pretensadas, los husillos de bolas proporcionan un movimiento sin holgura y permiten alcanzar una precisión y repetibilidad de posicionamiento muy elevadas. Los pasos de rueda, que van desde 2 mm hasta más de 40 mm, también permiten que los sistemas de husillos de bolas cumplan con una amplia gama de requisitos de velocidad y evitan el retroceso en aplicaciones verticales.

La longitud de recorrido es la limitación fundamental de los sistemas accionados por husillo de bolas. A medida que aumenta la longitud del husillo, disminuye la velocidad admisible, debido a la tendencia del husillo a deformarse por su propio peso y a experimentar vibraciones. Los soportes para husillo de bolas pueden ayudar a contrarrestar este efecto, pero a costa de ocupar más espacio y aumentar el coste total del sistema.

【Sistemas de dirección por cremallera y piñón】

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

Aunque existen sistemas de cremallera y piñón de alta calidad y baja holgura, en general, presentan una precisión de posicionamiento inferior a otras opciones de accionamiento. Además, según el perfil del diente y la calidad del mecanizado, los sistemas de cremallera y piñón pueden generar un nivel de ruido elevado en comparación con otros sistemas lineales.

【Sistemas accionados por motores lineales】

Tradicionalmente considerados demasiado caros para la mayoría de las aplicaciones, los motores lineales se utilizan ahora para tareas de posicionamiento y manipulación en industrias como el embalaje y el ensamblaje. La reducción de costes ha contribuido a esta tendencia, pero para los ingenieros, las características más atractivas de los motores lineales son su alta velocidad, su gran precisión de posicionamiento y sus bajos requisitos de mantenimiento. Los motores lineales también ofrecen la posibilidad, al igual que los sistemas de cremallera y piñón, de integrar múltiples carros independientes en un mismo sistema.

Debido a que carecen de componentes mecánicos que impidan la caída de la carga en caso de fallo eléctrico, los motores lineales generalmente no se recomiendan para aplicaciones verticales. Su diseño abierto, junto con la presencia de potentes imanes, también los hace susceptibles a la contaminación y a la acumulación de residuos, especialmente virutas y partículas metálicas.

【Sistemas neumáticos】

Cuando la fuente de transmisión de potencia preferida es el aire, los sistemas lineales neumáticos son la opción ideal. Para movimientos sencillos punto a punto, los sistemas neumáticos pueden ser la opción más económica y fácil de integrar. La mayoría de los sistemas lineales neumáticos están alojados en una carcasa de aluminio, lo que permite incorporar amortiguadores de fin de carrera y cubiertas protectoras.

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

Independientemente de la aplicación, al considerar las opciones entre sistemas lineales preensamblados, comience con los cuatro parámetros principales: carrera, carga, velocidad y precisión. Una vez determinada la magnitud e importancia de estos criterios, otros parámetros, como el ruido, la rigidez y los factores ambientales, pueden ayudar a reducir las opciones y agilizar el dimensionamiento y la selección final.