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 maquinaria disponen de múltiples opciones al seleccionar módulos lineales, en función de los requisitos específicos de producción y rendimiento. Sin embargo, existen sectores y aplicaciones donde la precisión y exactitud en el movimiento son fundamentales.

En particular, aplicaciones como la fabricación de semiconductores, las máquinas herramienta de corte por láser, el ensamblaje de componentes electrónicos y los sistemas de automatización de laboratorios requieren módulos lineales de precisión que deben funcionar con una precisión de punto final extremadamente estricta y un desplazamiento suave con vibraciones mínimas 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 por láser, los sistemas de muestreo automatizados en equipos de pruebas médicas o el desplazamiento de obleas de semiconductores a través de una herramienta de fabricación requiere un movimiento extremadamente estable y prácticamente libre de vibraciones durante el recorrido. Alcanzar el punto final deseado con la máxima precisión es el objetivo principal.

Un movimiento estable suele ser fundamental para proteger materiales extremadamente frágiles de los daños o la degradación causados ​​por el desplazamiento lineal. Las obleas de semiconductores son un ejemplo perfecto: son extremadamente delicadas y una oblea terminada puede contener chips cuyo valor potencial asciende a millones de dólares, según su tamaño.

Cada oblea debe transportarse a través de cientos de etapas de procesamiento, y cada vez que se traslada de una etapa a otra, la vibración en el módulo lineal puede dañarla, reduciendo su valor final. Cuanto menor sea la vibración, menor será el riesgo.

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

También es importante destacar que esta estabilidad de movimiento y la precisión en el punto final deben ser repetibles a lo largo de miles de ciclos de movimiento diarios. Si se requieren varios milisegundos para ajustar con precisión la posición de las piezas, esos milisegundos se traducen en horas adicionales de tiempo de producción, lo que reduce el rendimiento y puede aumentar 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 son los materiales más utilizados para crear las carcasas o "perfiles". Las carcasas de aluminio se utilizan habitualmente en los módulos lineales más estándar, ya que pueden extruirse de forma rentable para adaptarse a una gama más amplia de tamaños y longitudes de módulo.

Sin embargo, es importante tener en cuenta los módulos lineales de precisión fabricados con carcasas de acero mecanizadas. Estas carcasas suelen presentar mucha menos elasticidad modular y desviación de la trayectoria deseada, en comparación con los módulos de aluminio (que también son muy estables, pero simplemente no al nivel que pueden soportar las carcasas de acero).

La elasticidad modular hace que el módulo adopte la forma del bastidor de la máquina al que está montado. Con una carcasa de aluminio extruido, si existe alguna desviación —como una torsión o curvatura en el punto 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, lo que garantiza una excelente planitud y rectitud en el recorrido. Esto contribuye a la reducción de vibraciones, la precisión final y la repetibilidad de la posición. Además, conviene buscar módulos con un borde de referencia mecanizado y guías integradas en la carcasa. Algunas empresas incluso permiten al usuario especificar qué lado tiene el borde de referencia mecanizado para un montaje más rápido y una alineación sencilla.

Tamaño adecuado para la aplicación correcta
Cuando se requiere una operación de alta precisión, asegúrese de seleccionar componentes del tamaño adecuado para soportar la carga. Las cargas axiales o torsionales, por ejemplo, pueden requerir componentes más anchos o robustos que las cargas radiales simples. Además, en muchas aplicaciones avanzadas de máquinas herramienta, producción de semiconductores y fabricación de componentes electrónicos, los sistemas de producción son relativamente pequeños, lo que exige módulos de precisión compactos que se adapten fácilmente a espacios reducidos. Numerosos proveedores ofrecen diferentes tamaños.

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

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

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

Los husillos de bolas con juntas de contacto total ofrecen una combinación única de alta rigidez, alta precisión y velocidad considerable, lo que los hace útiles en una amplia variedad de aplicaciones de movimiento de precisión. En concreto, su capacidad para soportar cargas axiales sustanciales suele convertirlos 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 exactitud de las guías lineales depende de muchos factores: la planitud del riel sobre el que se desplaza el bloque deslizante o el rodamiento, las pistas de rodadura internas del rodamiento por donde se desplazan las bolas o los 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 bloque de rodillos a medida que se desplazan por el riel. Las aplicaciones que requieren una precisión muy alta pueden verse afectadas negativamente incluso por un mínimo movimiento de las bolas en la cámara de recirculación, o por una ligera rotación del sistema de rieles sobre su eje.

Cualquier desviación o holgura reduce la precisión, y cualquier irregularidad en la recirculación de las bolas puede provocar 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 de los rodamientos.

Los módulos lineales de precisión que incorporan conjuntos de husillos de bolas y guías lineales optimizadas, combinados con carcasas de acero, proporcionan muchas de las características clave necesarias en sistemas automatizados de alta precisión y alta velocidad.

Lubricación y sellado
Por muy bien diseñados y fabricados que estén, los módulos lineales necesitan 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 simplifiquen su lubricación periódica.

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

Recientemente actualizamos nuestra línea de módulos de precisión para incluir lubricantes más avanzados, como los estándar LSS y los lubricantes para salas blancas LSC. También existe la opción de conectarse a sistemas de lubricación centralizados mediante grasa líquida. La relubricación automatizada aumenta la fiabilidad operativa, eliminando el error humano presente en la lubricación manual.

Los módulos lineales requieren lubricación debido a sus partes móviles, las cuales pueden generar diminutas partículas en suspensión si el módulo no está sellado correctamente (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 husillo de bolas y carro lineal de precisión sellado por ambos lados con juntas de husillo de bolas. Este diseño reduce significativamente el riesgo de fugas de lubricante.

Configuración y soporte técnico
Un último elemento a considerar 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 pedir los módulos que necesitan.

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

Cuando se requiere asistencia directa, 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 línea en tiempo real. En muchos casos, cuando los fabricantes de maquinaria tienen dudas sobre las dimensiones y los requisitos de rendimiento específicos de sus aplicaciones, estos expertos ya habrán resuelto problemas similares.

En los sistemas de automatización más avanzados de hoy en día, lograr un alto rendimiento no debería implicar sacrificar la calidad por la velocidad. Especialmente en industrias y aplicaciones que requieren un movimiento lineal de ultraprecisión, un transporte sin vibraciones y una precisión extrema en los extremos, elegir el módulo lineal de precisión adecuado puede ser fundamental para la productividad, la eficiencia y la calidad de la fabricación.