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

Comprender qué es un actuador lineal es fundamental para entender sus diversas aplicaciones. Un actuador lineal facilita enormemente movimientos como empujar, tirar, elevar, bajar o inclinar una carga.

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

¿Para qué se utiliza un actuador lineal?

No todos los 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, lo que genera una eficiencia impresionante para tareas específicas y para la producción en general. Sin embargo, es importante tener en cuenta que los distintos 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 los matices de los requisitos de su sistema de accionamiento lineal es fundamental 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 frecuente utilizarlos como componentes integrales de máquinas.

Los principales sectores:

Existen todo tipo de industrias que pueden beneficiarse de un actuador lineal eléctrico. Tanto si su operación es pequeña como si maneja grandes cantidades de material a diario, lo importante es que, sea cual sea su actividad, existe un actuador lineal ideal para usted.

Por lo tanto, la siguiente lista no es exhaustiva, sino que incluye solo algunos de los ejemplos más comunes. Resulta evidente por qué estos sectores se benefician de un movimiento lineal controlado y preciso.

1. Automatización industrial
2. Servomotores y sistemas de recogida y colocación en procesos de producción
3. ensamblaje
4. Embalaje y paletización

 

De hecho, solo piense 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 empleado depende de diversos factores, como la precisión, la capacidad de carga y la velocidad. En general, el tipo de transmisión de movimiento es lo que marca la diferencia.

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

¿Cómo puedes asegurarte de elegir el actuador adecuado? ¿Qué variables debe tener en cuenta un diseñador industrial que aborda una nueva aplicación?

Al hablar de soluciones de movimiento lineal, lo importante es considerar el problema desde la perspectiva correcta. En concreto, esto significa tener en cuenta la aplicación específica. Este es siempre el factor primordial a la hora de decidir el tipo de actuador lineal que se necesita.

Al seleccionar un actuador lineal de precisión, es fundamental definir con claridad sus expectativas en cuanto a resultados y rendimiento. Este análisis detallado le ayudará a adaptar el actuador lineal de precisión a sus necesidades específicas.

Si tiene en cuenta 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 minucioso proceso de selección garantiza que el actuador lineal de precisión elegido satisfaga sus necesidades específicas con el máximo nivel de precisión y fiabilidad.

Por lo tanto, conviene comenzar por considerar la dinámica, la longitud de la carrera y la precisión requeridas. Analicemos esto en detalle.

Alta dinámica

En muchos ámbitos del diseño industrial, las exigencias del diseñador suelen estar relacionadas con la velocidad. Generalmente, 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 saldrán los paquetes de la fábrica.

Por lo tanto, no sorprende que la alta dinámica sea comúnmente el punto de partida al definir una solución.

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

1. Permiten aceleraciones de hasta 50 m/s² y velocidades de hasta 5 m/s en brazadas de hasta 10-12 m de longitud.
2. Un pórtico XYZ con ejes accionados por correa es capaz de manejar 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.

En ocasiones, se requiere una alta dinámica en recorridos superiores a 10-12 m. En estos casos, los actuadores con cremallera y piñón 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, todo ello en recorridos potencialmente infinitos.

Los actuadores de cremallera y piñón implementan el concepto de rueda y eje. Específicamente, una rueda giratoria mueve un cable, cadena o correa para producir movimiento lineal.

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

Aunque un actuador de tornillo es una herramienta muy común, que consiste en girar el tornillo para impulsarlo hacia adelante, tiene limitaciones de velocidad según el escenario.

Trazos largos

Los sistemas creados con 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 recogida y colocación 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 generalmente involucran el eje Y— se encargan de manejar cargas considerablemente pesadas. En algunos casos, las cargas pueden pesar cientos de kilos. Adicionalmente, 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 transmisión de cremallera y piñón. Esto se debe a varios factores, tales como:

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

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

Repetibilidad de posicionamiento

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

Los actuadores lineales accionados por husillo ofrecen el mejor rendimiento desde este punto de vista. Esto se debe principalmente a que poseen una repetibilidad de posicionamiento de hasta ±5 μ. Este rendimiento no puede ser igualado por los actuadores accionados por correa ni por husillo. Ambos tipos de actuadores lineales alcanzan una repetibilidad de posicionamiento máxima de ±0,05 mm.