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

Está trabajando en una aplicación que requiere movimiento lineal (tal vez sea un sistema de ensamblaje de recogida y colocación, una línea de embalaje o un pórtico para transferencia de material), pero está diseñando su propio actuador desde cero, obteniendo las distintas piezas, montando y alineando. los componentes e implementar un sistema de mantenimiento no es un uso efectivo de su tiempo. Se empieza a buscar actuadores lineales prediseñados y preensamblados, pero hay tantas opciones en cuanto a tipo, tamaño y principio de funcionamiento que es difícil saber por dónde empezar en su selección.

El primer paso para reducir el campo es elegir qué mecanismo de accionamiento es mejor para su aplicación. La mayoría de los fabricantes ofrecen al menos dos opciones de transmisión, siendo las más comunes la correa dentada y el husillo de bolas, mientras que las transmisiones por motor neumático y lineal sirven para aplicaciones específicas. A continuación se presentan cinco factores que le ayudarán a elegir entre los dos tipos más comunes de actuador: correa dentada y husillo de bolas.

1. Longitud del trazo

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

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

2. Velocidad

El segundo factor crítico a la hora de elegir un actuador es la velocidad. La velocidad máxima para la mayoría de los actuadores de transmisión por correa es de 5 m/s. Este límite está influenciado por el sistema de guía, que normalmente emplea cojinetes de recirculación. Para aplicaciones que requieren velocidades más altas, hasta 10 m/s, se puede utilizar una transmisión por correa junto con ruedas precargadas o rodillos de leva en lugar de rodamientos de recirculación.

Como se mencionó anteriormente, en un actuador de husillo de bolas, a medida que aumenta la longitud, la velocidad crítica disminuye. En general, los actuadores de husillo de bolas pueden alcanzar velocidades de hasta 1,5 m/s con longitudes de carrera inferiores a 1 metro. Los soportes de husillos 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 soportes para husillos de bolas, consulte al fabricante para obtener ayuda para realizar los cálculos de velocidad y longitud necesarios.

3. Precisión

La precisión se utiliza ampliamente para referirse a la precisión del recorrido (donde el carro o el sillín se ubica en el espacio durante el movimiento), la precisión de posicionamiento (qué tan cerca alcanza el actuador la posición objetivo) o la repetibilidad (qué tan cerca el actuador alcanza la misma posición con cada movimiento). ataque). Si bien la precisión del recorrido está fuertemente influenciada por la estructura, la base y el montaje del actuador, la precisión del posicionamiento y la repetibilidad son funciones principalmente del mecanismo de accionamiento.

Los husillos de bolas, especialmente si están precargados, tienen una mayor precisión de posicionamiento que las transmisiones por correa debido a su rigidez. Sin embargo, la "inexactitud" en el posicionamiento se puede medir y compensar en el sistema de control del actuador. Por este motivo, la repetibilidad (la capacidad de alcanzar la misma posición en cada carrera) suele convertirse en el factor más importante en aplicaciones de alta precisión. Para una alta repetibilidad, la rigidez del mecanismo de accionamiento es fundamental, lo que hace que un conjunto de tuerca y husillo de bolas precargado sea la mejor opción.

4. Montaje

En algunos casos, la dirección en la que se monta el actuador determinará qué mecanismo de accionamiento es mejor. Tanto las transmisiones por correa como por husillo de bolas son adecuadas para orientaciones de montaje horizontales e inclinadas, pero las aplicaciones que requieren montaje vertical necesitan una evaluación más cuidadosa.

Si bien cada sistema que mueve una carga verticalmente necesita mecanismos de seguridad incorporados, los husillos de bolas a menudo se consideran más seguros que las transmisiones por correa para transportar cargas verticales. Esto se debe a que los husillos de bolas, dependiendo de la carga, el avance del husillo y la fricción en el sistema, son reacios a retroceder o “caída libre” si hay una falla en el freno o un daño catastrófico al sistema. Cuando se requiere un actuador de transmisión por correa en una aplicación vertical, se debe considerar seriamente un freno externo o un contrapeso.

5. Mantenimiento

La principal causa de falla de los actuadores lineales es la falta de lubricación. Tanto los actuadores de husillo de bolas como los de transmisión por correa requieren que el sistema de guía se lubrique periódicamente, pero los husillos de bolas introducen otro componente que debe controlarse para una lubricación adecuada. Algunos fabricantes han abordado este problema proporcionando sistemas lubricados de por vida (definiéndose la vida útil como una distancia de recorrido establecida o un número de revoluciones, con una carga, velocidad y entorno determinados), pero muchas aplicaciones quedan fuera de estos parámetros especificados y requerirán lubricación en algún momento durante su vida útil prevista.

Aunque los actuadores accionados por correa tienen la ventaja de tener menos componentes que mantener, cuando el ambiente contiene polvo o virutas, busque un diseño de actuador que minimice la posibilidad de que la contaminación entre en las carcasas de las poleas. Esto garantizará una vida útil más larga de los cojinetes de la polea y reducirá el desgaste de la propia correa.

Tanto las transmisiones por correa como las de husillo de bolas tienen ventajas de rendimiento. Al hacer una selección inicial, recuerde que las transmisiones por correa suelen ser la mejor opción para carreras largas y altas velocidades, mientras que las transmisiones por husillo de bolas son mejores para aplicaciones que requieren alta repetibilidad o montaje vertical. En algunas aplicaciones, cualquiera de los mecanismos de accionamiento cumplirá los criterios descritos anteriormente. En estos casos, el fabricante puede guiarle en la elección del actuador adecuado en función de factores más avanzados, como la aceleración, el tiempo de asentamiento o las condiciones ambientales.