Plataformas y mesas multieje

Atrás quedaron los días en que los diseñadores y fabricantes 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 perfectamente a su aplicación. Hoy en día, los fabricantes ofrecen sistemas basados ​​en una variedad de mecanismos de accionamiento —husillos de bolas, correas, cremalleras y piñones, motores lineales y neumática— con opciones de guías y carcasas que se adaptan a prácticamente cualquier aplicación, entorno o limitación de espacio. El dilema para los ingenieros ahora no radica tanto en encontrar un sistema que funcione para su aplicación, sino 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 en función del tipo de sistema, con símbolos que indican la idoneidad de cada sistema para cada parámetro. Si bien este formato proporciona una referencia visual rápida, no abarca todos los detalles de las capacidades y limitaciones de cada sistema. Para profundizar en el tema, el siguiente esquema analiza las fortalezas y limitaciones específicas de los tipos más comunes de sistemas lineales preensamblados.

【Sistemas de transmisión por correa】

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

El principal inconveniente de los sistemas de transmisión por correa es su elasticidad. Incluso las correas reforzadas con acero, utilizadas por la mayoría de los fabricantes, acaban estirándose, lo que reduce la repetibilidad y la precisión del desplazamiento. Además, debido a la elasticidad de la correa, los sistemas de transmisión por correa presentan mayor resonancia que otros tipos de transmisiones. Si bien una correcta calibración 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 una alta precisión de posicionamiento, los sistemas de husillo de bolas suelen ser la primera opción. Y con razón. Gracias a sus tuercas precargadas, los husillos de bolas proporcionan un movimiento sin holgura y permiten alcanzar una precisión y repetibilidad de posicionamiento muy elevadas. Los pasos de rosca, que van desde 2 mm hasta más de 40 mm, también permiten que los sistemas de husillo de bolas se adapten a una amplia gama de velocidades y evitan el retroceso en aplicaciones verticales.

La longitud de recorrido es la principal limitación 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 ceder bajo su propio peso y experimentar oscilaciones. Los soportes para husillos de bolas pueden ayudar a contrarrestar este efecto, pero a costa de ocupar más espacio y aumentar el coste total del sistema.

【Sistemas de accionamiento por cremallera y piñón】

Los sistemas de cremallera y piñón generan fuerzas de empuje elevadas y pueden hacerlo con recorridos prácticamente ilimitados. 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.

Si bien existen sistemas de cremallera y piñón de alta calidad y baja holgura, en general, su precisión de posicionamiento es menor que la de otras opciones de accionamiento. Además, dependiendo del 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 motor lineal】

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 la del embalaje y el montaje. 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. Además, al igual que los sistemas de cremallera y piñón, los motores lineales permiten integrar varios carros independientes en un mismo sistema.

Debido a que carecen de componentes mecánicos que impidan la caída de la carga en caso de pérdida de potencia, 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 limaduras de metal.

【Sistemas de accionamiento neumático】

Cuando la fuente de transmisión de potencia preferida es el aire, los sistemas lineales neumáticos son la solución 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 extremo y cubiertas protectoras.

Los sistemas neumáticos presentan 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 los 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.