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 tienen múltiples opciones para elegir al seleccionar módulos lineales, según los requisitos específicos de producción y rendimiento. Pero hay algunas industrias y aplicaciones de sistemas donde el movimiento preciso y exacto es el requisito más crítico.

En particular, aplicaciones como la fabricación de semiconductores, máquinas herramienta de corte por láser, ensamblaje electrónico y sistemas de automatización de laboratorio requieren módulos lineales de precisión que deben funcionar con una precisión de punto final extremadamente ajustada y un desplazamiento suave con una vibración mínima durante todo el ciclo de movimiento.

Comprender varias características clave de diseño y rendimiento que distinguen 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 movimiento de obleas semiconductoras a través de una herramienta de fabricación requiere un movimiento extremadamente estable y casi libre de vibraciones durante el viaje. El objetivo principal es alcanzar el punto final objetivo con la máxima precisión.

El movimiento estable suele ser fundamental para proteger materiales extremadamente frágiles del daño o la degradación causados ​​por el desplazamiento lineal. Las obleas semiconductoras son un ejemplo perfecto: son extremadamente delicadas y una oblea terminada puede contener chips que potencialmente valen millones de dólares, según el 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 corre el riesgo de dañar la oblea en proceso, reduciendo su valor final. Cuanta menos vibración, menor es el riesgo.

La precisión de los terminales es igualmente crítica para fines de productividad. Si una bandeja de piezas electrónicas 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 una precisión de micras.

También es importante tener en cuenta que este movimiento estable y la precisión del punto final deben poder repetirse a través de miles de ciclos de movimiento todos los días. 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 potencialmente infla los costos y afecta los cronogramas de entrega.

Para lograr estos objetivos, asegúrese de considerar 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 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 comúnmente en módulos lineales más estándar, ya que pueden extruirse de manera rentable para satisfacer una gama más amplia de tamaños y longitudes de módulos.

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

La elasticidad modular hace que el módulo adopte la forma del bastidor de la máquina en el que está montado. Con una carcasa de aluminio extruido, si hay alguna desviación, como un giro o un arco donde está conectado el módulo, puede reflejar esa desviación.

Debido a que los módulos lineales de precisión tienen carcasas de acero mecanizadas, se evita ese tipo de desviación, lo que garantiza una planicidad o rectitud de recorrido muy alta. Esto contribuye a la reducción de la vibración, la precisión del punto final y la repetibilidad de la ubicación. Además, busque módulos que tengan 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 de la máquina para un montaje más rápido y una fácil alineación.

Tamaño adecuado para la aplicación correcta
Cuando se requiere una operación muy precisa, asegúrese de seleccionar los componentes del tamaño correcto para manejar la carga. La carga axial o torsional, por ejemplo, puede requerir componentes más anchos o más pesados ​​que la carga radial simple. Además, para muchas aplicaciones avanzadas en máquinas herramienta, producción de semiconductores y fabricación de productos electrónicos, los sistemas de producción son relativamente pequeños y requieren módulos de precisión compactos que puedan caber fácilmente en espacios reducidos de las máquinas. Muchos proveedores ofrecen diferentes tamaños.

Además, es importante considerar otros criterios básicos de diseño de movimiento lineal, como el entorno en el que funciona el sistema, el ángulo en el que se monta 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 es producto de los componentes de movimiento que impulsan el módulo lineal. Para módulos lineales de precisión, los husillos de bolas proporcionan la solución óptima.

Los husillos de bolas son ultraeficientes a la hora de convertir el movimiento giratorio 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 total ofrecen una combinación única de alta rigidez, alta precisión y velocidad respetable, lo que los hace útiles en una amplia variedad de aplicaciones de movimiento de precisión. Específicamente, su capacidad para manejar cargas axiales sustanciales a menudo los convierte en una mejor opción que los motores lineales, particularmente en aplicaciones de corte de metal, madera y piedra.

Igualmente importante es el diseño de las guías lineales en módulos de precisión. La precisión en las guías lineales depende de muchos factores: la exactitud del riel sobre el que viaja el patín o el rodamiento, las pistas de rodadura dentro del rodamiento a través de las cuales viajan las bolas o rodillos y la planitud de la superficie de montaje del riel.

Una de las áreas más importantes a evaluar es la suavidad de la recirculación de la bola dentro del patín a medida que viaja a lo largo del riel. Las aplicaciones en el extremo más alto del espectro de precisión pueden verse afectadas negativamente incluso por un movimiento mínimo de las bolas en la cámara de recirculación o por un ligero giro del sistema de rieles alrededor de su eje.

Cualquier desviación o holgura reduce la precisión y cualquier aspereza en la recirculación de las bolas puede provocar imprecisión. Para abordar 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 consistente a medida que las bolas circulan por las pistas de rodamiento.

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

Lubricación y Sellado
No importa qué tan bien diseñados y diseñados estén, los módulos lineales necesitan una lubricación adecuada durante todo su ciclo de vida para mantener un movimiento preciso y estable. Una forma de garantizar que la lubricación se integre de manera efectiva en las prácticas generales de mantenimiento del sistema es seleccionar módulos de precisión que hagan que sea más fácil y conveniente lubricar los módulos de manera continua.

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

Recientemente actualizamos su línea de módulos de precisión para incluir lubricantes para salas blancas LSS estándar y LSC más avanzados. También existe la opción de conectarse a sistemas de lubricación central utilizando grasa líquida. La relubricación automatizada aumenta la confiabilidad operativa, eliminando errores humanos cuando se realiza la lubricación manual.

Los módulos lineales requieren lubricación porque tienen piezas móviles, pero las piezas móviles pueden generar pequeñas partículas en el aire si el módulo no está sellado adecuadamente (los propios lubricantes también pueden dispersarse en el aire). Es importante evaluar con anticipación las opciones de sellado que ofrecen los proveedores de módulos lineales de precisión, particularmente para entornos de salas blancas o sistemas de automatización de laboratorio con muestras biológicas sensibles.

Busque un conjunto de carro lineal y tuerca de husillo de bolas de precisión que esté sellado por ambos lados con sellos del conjunto de husillo de bolas. Este diseño reduce significativamente el riesgo de que los lubricantes se escapen al exterior.

Configuración y soporte técnico
Un último elemento a considerar al seleccionar módulos lineales de precisión es el nivel de soporte técnico disponible por parte 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 configuración y dimensionamiento en línea paso a paso y fáciles de usar puede ayudar a los diseñadores de máquinas a configurar y solicitar rápidamente los módulos correctos cuando sea necesario. Algunas empresas también permiten la selección y el dimensionamiento de la combinación de mecánica, motor y transmisión con una sola herramienta.

Cuando se necesita ayuda directa, también tiene sentido trabajar con proveedores de módulos lineales con amplia experiencia en tecnologías de movimiento lineal. Estas empresas brindan soporte técnico de expertos en ingeniería de movimiento lineal por teléfono, correo electrónico o herramientas de chat en línea en tiempo real. En muchos casos, cuando los fabricantes de máquinas no están seguros de los requisitos específicos de tamaño y rendimiento de sus aplicaciones, estos expertos habrán resuelto ese tipo de desafíos en el pasado.

Para los sistemas de automatización más avanzados de hoy en día, lograr altos niveles de rendimiento no debería requerir sacrificar la calidad por la velocidad. Especialmente para industrias y aplicaciones que necesitan movimiento lineal ultrapreciso, transporte sin vibraciones y una precisión de punto final extremadamente ajustada, elegir el módulo lineal de precisión adecuado puede desempeñar un papel fundamental en la productividad, la eficiencia y la calidad de la fabricación.