Sistemas accionados por correa, accionados por tornillo de bolas, accionados por piñón y cremallera, accionados por motor lineal, accionados neumáticamente.

Atrás quedaron los días en que los diseñadores y constructores de máquinas 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 a su aplicación. 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 carcasa que se adaptan a prácticamente cualquier aplicación, entorno o limitación de espacio. El dilema para los ingenieros ahora reside menos en encontrar un sistema que se adapte a su aplicación, y más en elegir la mejor solución entre la amplia gama de configuraciones disponibles.

Se han creado numerosas guías 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 que evalúan la idoneidad de cada sistema para cada parámetro. Si bien este diseño proporciona una referencia visual rápida, omite algunos de los puntos clave de las capacidades y debilidades de cada sistema. Para 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 son probablemente más conocidos por su capacidad para recorrer grandes distancias. También pueden alcanzar altas velocidades, ya que los mecanismos de transmisión por correa no utilizan elementos recirculantes. Al combinarse con guías sin recirculación, como rodillos de leva o ruedas, las correas suelen alcanzar velocidades de hasta 10 m/s. Los sistemas de transmisión por correa también son ideales para entornos hostiles, ya que no hay elementos rodantes que puedan dañarse con residuos, y el material de poliuretano de la correa puede soportar la mayoría de los tipos de contaminación química comunes.

La principal desventaja de los sistemas accionados por correa es su estiramiento. Incluso las correas reforzadas con acero, utilizadas por la mayoría de los fabricantes de sistemas, experimentan cierto estiramiento con el tiempo, lo que reduce la repetibilidad y la precisión del recorrido. Los sistemas accionados por correa también presentan mayor resonancia que otros tipos de accionamientos debido a la elasticidad de la correa. Si bien un ajuste adecuado del accionamiento puede compensar esto, las aplicaciones con altas tasas de aceleración y desaceleración o cargas pesadas pueden experimentar tiempos de asentamiento indeseados.

Sistemas accionados por husillo de bolas

Para cargas de empuje elevadas y una alta precisión de posicionamiento, los sistemas accionados por husillo de bolas suelen ser la primera opción. Y con razón. Con tuercas precargadas, los husillos de bolas proporcionan un movimiento sin holgura y pueden alcanzar una precisión de posicionamiento y repetibilidad muy altas. Los pasos de 2 mm a más de 40 mm también permiten que los sistemas de husillo de bolas cumplan con una amplia gama de requisitos de velocidad y pueden evitar 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, la velocidad admisible disminuye debido a su tendencia a combarse por su propio peso y a experimentar latigazos. Los soportes para husillos de bolas pueden ayudar a contrarrestar este efecto, pero a costa del espacio y del coste total del sistema.

Sistemas accionados por cremallera y piñón

Los sistemas de piñón y cremallera generan elevadas fuerzas de empuje y pueden hacerlo con recorridos prácticamente ilimitados. Su diseño también permite el uso de varios carros en el mismo sistema, lo cual resulta útil para aplicaciones que requieren el movimiento independiente de los carros, como los grandes sistemas de pórtico en las industrias del embalaje y la automoción.

Si bien existen sistemas de piñón y cremallera de alta calidad y bajo juego, por lo general, presentan una precisión de posicionamiento menor que otras opciones de accionamiento. Además, dependiendo del perfil dentado y la calidad del mecanizado, los sistemas accionados por piñón y cremallera 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, alta precisión de posicionamiento y bajo mantenimiento. Los motores lineales también ofrecen la capacidad, al igual que los sistemas de piñón y cremallera, de integrar varios carros independientes en un solo sistema.

Debido a que carecen de componentes mecánicos que eviten la caída de la carga en caso 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 astillas metálicas.

Sistemas accionados neumáticamente

Cuando la fuente de transmisión de potencia preferida es el aire, los sistemas lineales neumáticos son la solución ideal. Para un movimiento simple 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, que permite incorporar amortiguadores y cubiertas protectoras.

Los sistemas neumáticos tienen la menor precisión y rigidez 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 determinados la magnitud e importancia de estos criterios, otros parámetros, como el ruido, la rigidez y los factores ambientales, pueden ayudar a reducir el campo de opciones y agilizar el dimensionamiento y la selección final.