Los módulos lineales listos para instalar se utilizan en muchas industrias diferentes para mover materiales, productos y herramientas de producción en una amplia variedad de máquinas.

Los diseñadores de máquinas disponen de múltiples opciones al seleccionar módulos lineales, según sus requisitos específicos de producción y rendimiento. Sin embargo, en algunas industrias y aplicaciones de sistemas, la precisión y exactitud del movimiento son el requisito más crítico.

En particular, aplicaciones como fabricación de semiconductores, herramientas de corte por láser, ensamblaje de dispositivos electrónicos y sistemas de automatización de laboratorio requieren módulos lineales de precisión que necesiten operar con una precisión de punto final extremadamente ajustada y un recorrido suave con una vibración mínima durante todo el ciclo de movimiento.

Comprender varias características clave de diseño y rendimiento que distinguen a los módulos lineales de precisión puede ayudar a los diseñadores de máquinas y sistemas a seleccionar los mejores productos para satisfacer los requisitos de las máquinas que están construyendo.

La necesidad de un movimiento preciso
El movimiento ultrapreciso y delicado para el corte láser, los sistemas de muestreo automatizado en equipos de pruebas médicas o el movimiento de obleas semiconductoras a través de una herramienta de fabricación requiere un movimiento extremadamente estable y prácticamente sin vibraciones durante el desplazamiento. El objetivo principal es alcanzar el punto final deseado con la máxima precisión.

El movimiento estable suele ser crucial para proteger materiales extremadamente frágiles de daños o degradación causados ​​por el desplazamiento lineal. Las obleas de semiconductores son un ejemplo perfecto: son extremadamente delicadas, y una oblea terminada puede contener chips con un valor potencial de millones de dólares, dependiendo del tamaño.

Cada oblea debe transportarse a través de cientos de pasos del proceso, y cada vez que se mueve de un paso a otro, la vibración en el módulo lineal puede dañar la oblea en proceso, reduciendo así su valor final. A menor vibración, menor riesgo.

La precisión del punto final es igualmente crucial para la productividad. Si una bandeja de componentes electrónicos se mueve a través de un proceso de ensamblaje automatizado de alta velocidad, la máxima productividad se logra cuando el módulo lineal entrega la bandeja a la herramienta de ensamblaje con precisión micrométrica.

También es importante tener en cuenta que este movimiento estable y la precisión del punto final deben ser repetibles a través de miles de ciclos de movimiento diarios. Si se necesitan varios milisegundos para ajustar el posicionamiento de las piezas, esos milisegundos suman horas de tiempo de producción adicional, lo que reduce el rendimiento y puede inflar los costos e impactar los plazos de entrega.

Para lograr estos objetivos, asegúrese de tener en cuenta el diseño, los materiales, la construcción y la funcionalidad clave que se encuentran en los módulos lineales de precisión de alto rendimiento.

Materiales de construcción
El diseño de la carcasa del módulo y los materiales de construcción son factores críticos que pueden determinar la precisión y la repetibilidad a largo plazo.

En el mundo de los módulos lineales, el aluminio o el acero se utilizan con mayor frecuencia para crear las carcasas o "perfiles". Las carcasas de aluminio se utilizan habitualmente en módulos lineales más estándar, ya que se pueden extruir de forma rentable para adaptarse a una gama más amplia de tamaños y longitudes de módulos.

Sin embargo, es importante considerar los módulos lineales de precisión fabricados con carcasas de acero mecanizado. Estas carcasas suelen presentar mucha menos elasticidad modular y una desviación del recorrido deseado, en comparación con los módulos de aluminio (que también son muy estables, pero simplemente no al nivel que las carcasas de acero pueden soportar).

La elasticidad modular permite que el módulo adopte la forma del bastidor de la máquina en el que está montado. Con una carcasa de aluminio extruido, si existe alguna desviación, como una torcedura o una curvatura en el lugar de fijación del módulo, esta puede reflejar dicha desviación.

Gracias a que los módulos lineales de precisión cuentan con carcasas de acero mecanizadas, se evita este tipo de desviación, garantizando una alta planitud o rectitud del recorrido. Esto contribuye a la reducción de vibraciones, la precisión del punto final y la repetibilidad de la posición. Además, busque módulos con un borde de referencia mecanizado con guías integradas en la carcasa. Algunas empresas incluso permiten al usuario especificar qué lado tiene el borde de referencia rectificado para un montaje más rápido y una alineación más sencilla.

Dimensionamiento adecuado para la aplicación correcta
Cuando se requiere una operación muy precisa, asegúrese de seleccionar componentes del tamaño adecuado para soportar la carga. Por ejemplo, las cargas axiales o torsionales pueden requerir componentes más anchos o de mayor resistencia que las cargas radiales simples. Además, para muchas aplicaciones avanzadas en máquinas herramienta, producción de semiconductores y fabricación de electrónica, los sistemas de producción son relativamente pequeños, lo que requiere módulos de precisión compactos que se adapten fácilmente a espacios reducidos de la máquina. Muchos proveedores ofrecen diferentes tamaños.

Además, es importante considerar otros criterios básicos de diseño de movimiento lineal, como el entorno de funcionamiento del sistema, el ángulo de montaje de la carga, la velocidad requerida, la distancia de recorrido y el ciclo de trabajo requerido. Esto se conoce en la industria como LOSTPED (carga, orientación, velocidad, recorrido, precisión, entorno y ciclo de trabajo).

Componentes de movimiento
El movimiento preciso y estable también se debe a los componentes que accionan el módulo lineal. Para módulos lineales de precisión, los accionamientos de husillo de bolas ofrecen la solución óptima.

Los accionamientos de husillo de bolas son ultraeficientes al convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Como elementos de accionamiento mecánico, pueden instalarse en orientaciones XYZ y realizar movimientos con la precisión y repetibilidad necesarias.

Los husillos de bolas con sellos de contacto completo ofrecen una combinación única de alta rigidez, alta precisión y una velocidad respetable, lo que los hace útiles en una amplia variedad de aplicaciones de movimiento de precisión. En concreto, su capacidad para soportar cargas axiales considerables los convierte a menudo en una mejor opción que los motores lineales, especialmente en aplicaciones de corte de metal, madera y piedra.

Igualmente importante es el diseño de las guías lineales en los módulos de precisión. La precisión en las guías lineales depende de muchos factores: la precisión del riel sobre el que se desplaza el patín o rodamiento, las pistas de rodadura internas del rodamiento por las que se desplazan las bolas o rodillos, y la planitud de la superficie de montaje del riel.

Uno de los aspectos más importantes a evaluar es la suavidad de la recirculación de las bolas dentro del patín a medida que se desplazan por el riel. Las aplicaciones con un nivel de precisión muy alto pueden verse afectadas incluso por el más mínimo movimiento de las bolas en la cámara de recirculación, o incluso por un ligero pivoteo del sistema de rieles sobre su eje.

Cualquier desviación o holgura reduce la precisión, y cualquier irregularidad en la recirculación de las bolas puede causar imprecisiones. Para solucionar este problema, los principales proveedores de módulos lineales incorporan guías que optimizan la recirculación en puntos de transición clave, proporcionando un movimiento extremadamente suave y constante a medida que las bolas circulan por las pistas de rodadura.

Los módulos lineales de precisión que cuentan con conjuntos de tornillos de bolas y guías lineales optimizadas combinados con carcasas de acero proporcionan muchas de las características clave requeridas en sistemas automatizados de alta precisión y alta velocidad.

Lubricación y sellado
Independientemente de su excelente diseño y fabricación, los módulos lineales requieren una lubricación adecuada durante toda su vida útil para mantener un movimiento preciso y estable. Una forma de garantizar que la lubricación se integre eficazmente en las prácticas generales de mantenimiento del sistema es seleccionar módulos de precisión que faciliten y faciliten su lubricación continua.

La mayoría de los módulos de precisión están disponibles con lubricante industrial convencional para el engrase inicial. Otros módulos ofrecen opciones de lubricación más avanzada, por ejemplo, para satisfacer los requisitos de salas blancas o de la industria electrónica.

Recientemente actualizamos su línea de módulos de precisión para incluir lubricantes LSS estándar y LSC para salas blancas más avanzados. También existe la opción de conectarlos a sistemas de lubricación central mediante grasa líquida. La relubricación automatizada aumenta la fiabilidad operativa, eliminando errores humanos durante la lubricación manual.

Los módulos lineales requieren lubricación debido a sus piezas móviles, que pueden generar pequeñas partículas en suspensión si el módulo no está correctamente sellado (los propios lubricantes también pueden dispersarse en el aire). Es importante evaluar con antelación las opciones de sellado que ofrecen los proveedores de módulos lineales de precisión, especialmente para entornos de salas blancas o sistemas de automatización de laboratorio con muestras biológicas sensibles.

Busque un conjunto de tuerca de husillo de bolas de precisión y carro lineal sellado por ambos lados con sellos de husillo de bolas. Este diseño reduce significativamente el riesgo de fugas de lubricante.

Configuración y soporte técnico
Un último elemento a tener en cuenta al seleccionar módulos lineales de precisión es el nivel de soporte técnico disponible del proveedor para ayudar a los fabricantes de máquinas a seleccionar, especificar, configurar y solicitar los módulos que necesitan.

Elegir un proveedor de módulos lineales con herramientas de dimensionamiento y configuración en línea, fáciles de usar y paso a paso, puede ayudar a los diseñadores de máquinas a configurar y solicitar rápidamente los módulos adecuados cuando los necesiten. Algunas empresas también permiten la selección y el dimensionamiento de la combinación de mecánica, motor y accionamiento con una sola herramienta.

Cuando se requiere ayuda directa, también conviene trabajar con proveedores de módulos lineales con amplia experiencia en tecnologías de movimiento lineal. Estas empresas ofrecen soporte técnico de expertos en ingeniería de movimiento lineal por teléfono, correo electrónico o chat en tiempo real. En muchos casos, cuando los fabricantes de máquinas tienen dudas sobre los requisitos específicos de dimensionamiento y rendimiento de sus aplicaciones, estos expertos ya han resuelto este tipo de problemas.

Para los sistemas de automatización más avanzados de la actualidad, alcanzar altos niveles de rendimiento no debería implicar sacrificar la calidad por la velocidad. Especialmente para industrias y aplicaciones que requieren movimiento lineal ultrapreciso, transporte sin vibraciones y una precisión de punto final extremadamente precisa, la elección del módulo lineal de precisión adecuado puede ser crucial para la productividad, la eficiencia y la calidad de la fabricación.