Longitud de carrera, velocidad, precisión, montaje, mantenimiento.

Trabaja en una aplicación que requiere movimiento lineal —quizás un sistema de ensamblaje de selección y colocación, una línea de empaquetado o un pórtico para la transferencia de materiales—, pero diseñar su propio actuador desde cero, obtener las distintas piezas, montar y alinear los componentes e implementar un sistema de mantenimiento no es una inversión eficiente de su tiempo. Empieza a buscar actuadores lineales prediseñados y preensamblados, pero hay tantas opciones en cuanto a tipo, tamaño y principio de funcionamiento que le resulta difícil saber por dónde empezar.

El primer paso para reducir las opciones es elegir el mecanismo de accionamiento más adecuado para su aplicación. La mayoría de los fabricantes ofrecen al menos dos opciones de accionamiento: la correa dentada y el husillo de bolas son los más comunes, mientras que los accionamientos neumáticos y de motor lineal se utilizan en aplicaciones especializadas. A continuación, se presentan cinco factores que le ayudarán a elegir entre los dos tipos de actuador más comunes: correa dentada y husillo de bolas.

1. Longitud del trazo

La distancia que el actuador necesita recorrer en una dirección, conocida como longitud de carrera, es el primer requisito a considerar al elegir entre un husillo de bolas o una transmisión por correa. Los actuadores de husillo de bolas se encuentran comúnmente en longitudes de 1000 mm o menos, aunque se pueden utilizar husillos de bolas de mayor diámetro en longitudes de hasta 3000 mm. Este límite está determinado por la velocidad crítica del husillo. A medida que aumenta la longitud de un husillo, su velocidad crítica, o la velocidad a la que el husillo comienza a experimentar vibraciones de flexión, disminuye. En pocas palabras, a medida que un husillo se alarga y gira más rápido, comienza a vibrar como una comba.

En los actuadores con transmisión por correa dentada, la capacidad de tensar la correa limita la longitud máxima. Al utilizar correas de mayor ancho (mayor área de contacto) y mayor paso de dientes, los actuadores con transmisión por correa se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren una carrera de 10 a 12 metros.

2. Velocidad

El segundo factor crítico al elegir un actuador es la velocidad. La velocidad máxima para la mayoría de los actuadores con transmisión por correa es de 5 m/s. Este límite se ve afectado por el sistema de guía, que generalmente utiliza cojinetes de recirculación. Para aplicaciones que requieren velocidades mayores, de hasta 10 m/s, se puede utilizar una transmisión por correa junto con ruedas precargadas o rodillos de leva en lugar de cojinetes de recirculación.

Como se mencionó anteriormente, en un actuador de husillo de bolas, a medida que aumenta la longitud, disminuye la velocidad crítica. En general, los actuadores de husillo de bolas pueden alcanzar velocidades de hasta 1,5 m/s con recorridos inferiores a 1 metro. Los soportes de husillo de bolas pueden proporcionar rigidez adicional al reducir la longitud sin soporte del husillo, lo que permite que el actuador alcance velocidades más altas y longitudes más largas. Al considerar el uso de soportes de husillo de bolas, consulte al fabricante para obtener ayuda con los cálculos necesarios de velocidad y longitud.

3. Precisión

El término precisión se utiliza ampliamente para referirse a la precisión de recorrido (ubicación del carro o la silla de montar en el espacio durante el movimiento), la precisión de posicionamiento (la proximidad del actuador a la posición objetivo) o la repetibilidad (la proximidad del actuador a la misma posición en cada recorrido). Si bien la precisión de recorrido depende en gran medida de la estructura, la base y el montaje del actuador, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad dependen principalmente del mecanismo de accionamiento.

Los husillos de bolas, especialmente si están precargados, ofrecen una mayor precisión de posicionamiento que las transmisiones por correa gracias a su rigidez. Sin embargo, la imprecisión en el posicionamiento puede medirse y compensarse en el sistema de control del actuador. Por esta razón, la repetibilidad (la capacidad de alcanzar la misma posición en cada carrera) suele ser el factor más importante en aplicaciones de alta precisión. Para una alta repetibilidad, la rigidez del mecanismo de accionamiento es crucial, por lo que un conjunto de husillo de bolas y tuerca precargados es la mejor opción.

4. Montaje

En algunos casos, la dirección de montaje del actuador determinará el mecanismo de accionamiento más adecuado. Tanto los accionamientos por correa como los de husillo de bolas son adecuados para orientaciones de montaje horizontales e inclinadas, pero las aplicaciones que requieren montaje vertical requieren una evaluación más minuciosa.

Si bien todo sistema que mueve una carga verticalmente necesita mecanismos de seguridad integrados, los accionamientos de husillo de bolas suelen considerarse más seguros que los de correa para transportar cargas verticales. Esto se debe a que los husillos de bolas, dependiendo de la carga, el paso del husillo y la fricción del sistema, son reacios a retroceder o a caer en picado si se produce una falla del freno o un daño grave en el sistema. Cuando se requiere un actuador de correa en una aplicación vertical, se debe considerar seriamente la posibilidad de un freno externo o un contrapeso.

5. Mantenimiento

La principal causa de fallos en los actuadores lineales es la falta de lubricación. Tanto los actuadores de husillo de bolas como los de transmisión por correa requieren lubricación periódica del sistema de guía, pero los husillos de bolas incorporan otro componente que debe supervisarse para garantizar una lubricación adecuada. Algunos fabricantes han solucionado este problema ofreciendo sistemas lubricados de por vida (definiendo la vida útil como una distancia de recorrido o un número de revoluciones determinado, con una carga, velocidad y entorno determinados). Sin embargo, muchas aplicaciones no cumplen estos parámetros específicos y requerirán lubricación en algún momento de su vida útil.

Aunque los actuadores accionados por correa ofrecen la ventaja de requerir menos componentes para su mantenimiento, en entornos con polvo o virutas, busque un diseño de actuador que minimice la posibilidad de que entre contaminación en las carcasas de las poleas. Esto prolongará la vida útil de los rodamientos de las poleas y reducirá el desgaste de la correa.

Tanto las transmisiones por correa como las de husillo de bolas ofrecen ventajas en términos de rendimiento. Al realizar la selección inicial, recuerde que las transmisiones por correa suelen ser la mejor opción para carreras largas y altas velocidades, mientras que las de husillo de bolas son más adecuadas para aplicaciones que requieren alta repetibilidad o montaje vertical. En algunas aplicaciones, cualquiera de los dos mecanismos de transmisión cumplirá los criterios descritos anteriormente. En estos casos, el fabricante puede orientarle para elegir el actuador adecuado basándose en factores más complejos, como la aceleración, el tiempo de estabilización o las condiciones ambientales.