Un actuador lineal es un sistema estructural autoportante capaz de transformar un movimiento circular en lineal. Este movimiento es generado por un motor que envía el movimiento (o fuerza) a lo largo de un eje. De esta manera, los actuadores lineales funcionan de forma diferente a los motores eléctricos convencionales, que funcionan con un movimiento circular.

Comprender qué es un actuador lineal es crucial para comprender sus diversas aplicaciones. Un actuador lineal ayuda enormemente a producir movimientos como empujar, tirar, subir, bajar o inclinar una carga.

Debido a la variedad de tareas que realizan, existen varios tipos de actuadores lineales. Como es de esperar, no todos cumplen la misma función. Para comprender mejor qué es un actuador lineal y su funcionalidad, examinemos algunas de las aplicaciones comunes de estos dispositivos.

¿Para qué se utiliza un actuador lineal?

No todos los tipos de actuadores lineales son iguales, pero generan un movimiento lineal similar con potencia. Por un lado, los actuadores lineales mueven objetos en línea recta. Pero, además, realizan este movimiento con precisión y gran velocidad.

Un sistema de accionamiento lineal convierte el movimiento rotatorio en movimiento lineal, generando un nivel de eficiencia impresionante para tareas específicas y la producción general. Sin embargo, es importante tener en cuenta que diferentes tipos de actuadores lineales dentro de un sistema de accionamiento lineal pueden ser más adecuados que otros para ciertas necesidades.

La elección óptima depende de sus procesos específicos y de los materiales que necesite mover. Comprender las particularidades de los requisitos de su sistema de accionamiento lineal es crucial para seleccionar el actuador más adecuado para su aplicación.

El uso más común de los actuadores lineales de precisión consiste en combinarlos con sistemas robóticos cartesianos multieje. También es común utilizarlos como componentes integrales de máquinas.

Los principales sectores:

Existen diversas industrias que pueden utilizar un actuador lineal eléctrico. Ya sea que tenga una pequeña operación o que mueva una cantidad significativa de material a diario, la cuestión es que, sea cual sea su operación, existe un actuador lineal ideal para usted.

Por lo tanto, la siguiente lista no constituye una lista completa de sectores, sino solo algunos de los ejemplos más comunes. Es evidente por qué estos sectores se benefician de un movimiento lineal controlado y preciso.

1. automatización industrial
2. Servos y sistemas de pick-and-place en procesos de producción
3. montaje
4. embalaje y paletización

 

De hecho, basta pensar en aplicaciones como

1. máquinas de corte por láser o plasma
2. la carga y descarga de piezas mecanizadas
3. Alimentación de centros de mecanizado en una línea de producción.
4. o mover un robot antropomórfico industrial a lo largo de un eje externo adicional para ampliar su rango de acción

Todas estas aplicaciones utilizan uno o más actuadores lineales. El tipo de actuador lineal utilizado depende de diversos factores, como la precisión, la capacidad de carga y la velocidad. En general, suele ser el tipo de transmisión de movimiento lo que marca la diferencia.

Hay tres tipos principales de transmisión de movimiento:correa / cremallera y piñón / tornillo.

¿Cómo puede asegurarse de elegir el actuador adecuado? ¿Qué variables debe considerar un diseñador industrial al abordar una nueva aplicación?

Al hablar de soluciones de movimiento lineal, lo importante es considerar el problema desde la perspectiva correcta. En concreto, esto se refiere a la aplicación en cuestión. Esto es siempre lo más importante al decidir el tipo de actuador lineal que necesita.

Al seleccionar un actuador lineal de precisión, es fundamental definir claramente sus expectativas de resultados y rendimiento. Este análisis detallado le ayudará a adaptar su actuador lineal de precisión a sus necesidades específicas.

Al considerar detenidamente estos factores, estará mejor preparado para identificar no solo el tipo de actuador lineal de precisión que necesita, sino también las especificaciones específicas que garantizarán un rendimiento óptimo en su aplicación.

Este cuidadoso proceso de selección garantiza que el actuador lineal de precisión elegido satisfaga sus necesidades únicas con el más alto nivel de precisión y confiabilidad.

Por lo tanto, conviene empezar por considerar la dinámica, la longitud de carrera y la precisión requeridas. Analicémoslas en detalle.

Alta dinámica

En muchas áreas del diseño industrial, las exigencias del diseñador suelen estar relacionadas con la velocidad. Normalmente, también incluyen la reducción de los tiempos de ciclo. Un buen ejemplo de ello es la industria del embalaje. Al fin y al cabo, cuanto más preciso y rápido sea el embalaje, más rápido se venderán los paquetes.

No sorprende entonces que la alta dinámica sea comúnmente el punto de partida a la hora de definir una solución.

Las transmisiones por correa suelen ser la solución ideal cuando se trata de una dinámica elevada, teniendo en cuenta que:

1. Permiten aceleraciones de hasta 50 m/s2 y velocidades de hasta 5 m/s en recorridos de hasta 10-12 m.
2. Un portal XYZ con ejes accionados por correa es capaz de manipular cargas que van desde extremadamente pequeñas hasta aproximadamente 200 kg.
3. Según el tipo de lubricación, estos sistemas pueden ofrecer intervalos de mantenimiento especialmente largos, garantizando así la continuidad de la producción.

Hay ocasiones en las que se requiere una alta dinámica en recorridos superiores a 10-12 m. En estos casos, los actuadores con accionamiento de piñón y cremallera suelen ser una excelente solución. Esto se debe a que estos actuadores lineales permiten aceleraciones de hasta 10 m/s² y velocidades de hasta 3,5 m/s. Y todo esto en recorridos potencialmente infinitos.

Los modelos de actuador de piñón y cremallera implementan el concepto de rueda y eje. En concreto, una rueda giratoria mueve un cable, una cadena o una correa para generar un movimiento lineal.

La elección de un tipo diferente de actuador no garantizaría los mismos resultados. Un sistema de tornillo, por ejemplo, que sin duda es mucho más preciso, sería demasiado lento. Con un actuador de este tipo, no se podrían manejar carreras tan largas.

Aunque un actuador de tornillo es una herramienta muy común, que gira el tornillo para impulsarlo, su velocidad tiene limitaciones según la situación.

Trazos largos

Los sistemas creados por actuadores lineales en las configuraciones XYZ típicas de la robótica cartesiana suelen tener recorridos largos. Esto es común en aplicaciones como centros de mecanizado de pick-and-place y de alimentación. Debido a estas largas líneas de producción, los recorridos pueden alcanzar decenas de metros de longitud.

Además, en muchos casos, estos recorridos largos, que suelen incluir el eje Y, se encargan de manipular cargas considerablemente pesadas. En algunos casos, las cargas pueden llegar a pesar cientos de kilos. Asimismo, numerosos ejes Z verticales operan de forma independiente en estos recorridos más largos.

En este tipo de aplicaciones, la mejor opción para el eje Y es un actuador con accionamiento de piñón y cremallera. Esto se debe a diversos factores, como:

1. Gracias a la rigidez del sistema de piñón y cremallera, pueden operar con recorridos potencialmente ilimitados. Al mismo tiempo, pueden funcionar manteniendo su rigidez, precisión y eficiencia.
2. Dentro del variador, los actuadores con cremalleras de acero templado por inducción tienen dientes inclinados. Estos dientes se deslizan a lo largo de rieles con rodamientos de bolas recirculantes o rieles prismáticos.
3. La opción de instalar múltiples carros, cada uno con su propio motor, permite numerosos ejes Z verticales independientes.

Un sistema de correa es ideal para carreras de hasta 10-12 m. Sin embargo, los actuadores de husillo de bolas están limitados (en el caso de carreras largas) por su velocidad crítica.

Repetibilidad de posicionamiento

En ocasiones, por otro lado, el diseñador busca la máxima precisión. Este podría ser el caso en aplicaciones como el ensamblaje de microcomponentes o ciertas aplicaciones del campo médico. En estos casos, solo hay una opción clara: ejes lineales con accionamientos de husillo de bolas.

Los actuadores lineales accionados por tornillo ofrecen el mejor rendimiento desde este punto de vista. Esto se debe principalmente a su repetibilidad de posicionamiento de hasta ±5 μm. Este rendimiento no puede ser igualado ni por actuadores accionados por correa ni por tornillo. Tanto los actuadores lineales accionados por correa como los accionados por tornillo alcanzan una repetibilidad de posicionamiento máxima de ±0,05 mm.