Considere soportes, guías, impulsos y sellos al diseñar un sistema lineal. Conozca su precisión, repetibilidad, carga y requisitos ambientales antes de comenzar el diseño del sistema lineal.

Las guías de bola de baja fricción y alta rigidez soportan en un riel (arriba) o dos (abajo). Las compensaciones para este rendimiento son de mayor costo y más ruido.

El camino más corto entre dos puntos es una línea recta. Pero si está diseñando un sistema de movimiento lineal, tendrá que considerar el soporte estructural, las guías, las unidades, los sellos, la lubricación y los accesorios entre los puntos A y B.

Ya sea que decida diseñar y construir su sistema desde cero usando piezas estándar o comprar una diseñada para usted, tomar las decisiones correctas desde el principio debería ayudar a mantener las cosas en movimiento a largo plazo.

Apoyo y orientación

Construir un sistema lineal literalmente significa comenzar desde cero, con un sistema de soporte estructural. El componente principal del sistema de soporte es típicamente una extrusión de aluminio.

Puede tener la superficie de montaje de la extrusión de base y la superficie de la guía lineal se monta para mecanizarse para aplicaciones que requieren posicionamiento preciso. Para una menor precisión, aplicaciones de tipo de transporte, optimice las bases para resistir la flexión bajo carga y para evitar la distorsión durante la extrusión.

Una base robusta permite que el sistema descanse solo en los soportes finales. Las extrusiones más ligeras pueden necesitar soportes intermitentes a lo largo de sus longitudes.
Las guías se unen a la base para facilitar el movimiento. Los tipos principales son guías de pelota, guías de ruedas y guías de deslizamiento o prisma.
Las guías de pelota llevan las cargas útiles más pesadas y tienen la mayor rigidez. Sus configuraciones individuales o de doble riel se mueven con poca fricción. Las desventajas son de mayor costo y la cantidad de ruido que generan.

Las guías de las ruedas funcionan a hasta 10 m/seg con baja fricción y alta rigidez. Sin embargo, las cargas de choque pueden dañarlas.
En las guías de diapositivas, los bujes de polímero en forma de prisma funcionan en la superficie del perfil. El polímero les ayuda a moverse en silencio y resistir cargas de alto choque. Toleran ambientes contaminados por suciedad, arena, polvo, aceite y productos químicos, pero operan con cargas más lentas y más ligeras que las guías de bola o rueda, como se denota por su calificación fotovoltaica, el producto de presión y velocidad que pueden tolerar.

Los tornillos y correas de bola se encuentran entre las tecnologías de accionamiento disponibles para sistemas lineales. Las unidades de cinturón son tranquilas y buenas para aplicaciones de alto rendimiento y precisión de menor precisión. Las unidades de tornillo de pelota más costosas proporcionan alta eficiencia, precisión y rigidez.

Fuerza impulsora

Las unidades mueven el carro a las posiciones deseadas. Las tecnologías de conducción más comunes son las unidades de tornillo de bolas, unidades de tornillo de plomo y unidades de cinturón.

En una unidad de tornillo de bola, los rodamientos de bolas viajan a lo largo de las ranuras en un eje roscado, el tornillo de la bola, y recirculan a través de una tuerca de bola. Debido a que los rodamientos comparten la carga, las unidades de tornillo de bolas tienen una capacidad de empuje relativamente alta.

El resultado es la precisión absoluta, definida como el error máximo entre la posición esperada y real, hasta 0.005 mm. Los sistemas con tornillos de bola de tierra y precargados son los más precisos.

Los sistemas tienen una capacidad de empuje de hasta 40 kN y alta rigidez. Su velocidad crítica está determinada por el diámetro de la raíz del tornillo, la longitud no compatible y la configuración de soporte final. Con un soporte de tornillo novedoso, las unidades impulsadas por tornillos pueden viajar hasta 12 my aceptar velocidades de entrada de 3.000 rpm. Las unidades de tornillo de bola proporcionan una eficiencia mecánica del 90%, por lo que su mayor costo a menudo se compensa con los requisitos de menor potencia.

Los soportes del sistema lineal suelen ser extrusiones de aluminio que se pueden mecanizar para una precisión adicional.

Las unidades de tornillo de plomo no pueden igualar la precisión de posicionamiento absoluta de las unidades de tornillo de bolas, pero su repetibilidad (la capacidad de volver a una ubicación durante la operación al acercarse desde la misma dirección a la misma velocidad y tasa de desaceleración) es de 0.005 mm. Se usan en posicionamiento de ciclo bajo a medio de servicio y operan en silencio.

Las unidades de cinturón funcionan en aplicaciones de transporte de alto rendimiento con velocidades de hasta 10 m/seg y aceleración de hasta 40 m/seg2.

Lubricación y selloS para dispositivos lineales

La mayoría de los sistemas de guía y los sistemas de accionamiento requieren lubricación. Puede simplificar el mantenimiento preventivo futuro asegurando un fácil acceso a los accesorios de lubricación. Por ejemplo, los accesorios Zerk instalados en el carro pueden alimentar una red de lubricación que sirve tanto el tornillo de bola como el sistema de soporte lineal durante la instalación y a intervalos de mantenimiento periódicos.

La unidad de accionamiento lineal tiene un sello magnético. La tira de acero inoxidable se levanta justo delante del carro y se vuelve a usar justo detrás de él gracias a imanes y anclajes cargados de resorte en las tapas finales.

Las guías de prisma no tienen mantenimiento. El material del polímero del portaobjetos tiene lubricidad inherente, y los limpiaparabrisas lubricados reponen el lubricante en cada carrera.

Los sellos mantienen el lubricante adentro y los contaminantes. Un tipo son los sellos de rayas magnéticas: bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden de un extremo del canal al otro. Las bandas se fijan a las tapas finales y se cargan al resorte para mantener la tensión. Corren a través de una cavidad en el carro para que la tira se levante de los imanes justo delante y detrás del carro mientras atraviesa el sistema.
Una tecnología de sellado alternativa, bandas de plástico, utiliza tiras de goma que se entrelazan con la extrusión base, como una bolsa de congelador. El apareamiento de los perfiles de lengua y ranura crea un sello de laberinto que mantiene fuera partículas.

Una consideración más es cómo montará su motor. Una carcasa del motor y un acoplamiento deben aparearse con el tamaño del perno y el diámetro del círculo del perno sobre la brida del motor, el diámetro del piloto del motor y el diámetro del eje del motor y la longitud.

Muchos motores tienen dimensiones que cumplen con los estándares NEMA, pero otros son específicos del fabricante y el modelo. En cualquier caso, los montajes de motor flexibles mecanizados con espacios en blanco comunes hacen que sea fácil de montar a casi cualquier motor con alineación garantizada.

Los enclavamientos de goma cumplidos mantienen las bandas de cubierta de plástico seguras y sella las partículas.

Mezclar y combinar

No todas las combinaciones de unidades y guías tienen sentido. En aplicaciones prácticas, es más probable que veas tornillos de plomo conduciendo bola o guías de diapositivas; Tornillos de pelota emparejados con guías de pelota o portaobjetos; y cinturones que conducen bola, diapositivas o guías de ruedas.

Una unidad de tornillo de pelota se combina con una guía de pelota para un movimiento repetible y un sistema rígido que maneja las fuerzas y momentos altos. Dichos sistemas funcionan bien en aplicaciones de posicionamiento de precisión con altas cargas y ciclos de alta resistencia, como cargar y descargar engranajes en blanco en las máquinas herramientas.

Las unidades guiadas por la bola impulsadas por la correa son para aplicaciones de alta velocidad y alta aceleración con cargas útiles pesadas y cargas de alta momento. Estas unidades funcionan en bases que abarcan una brecha y son compatibles con los extremos o de manera intermitente. Las latas de paletización es una aplicación.
Los sistemas lineales guiados por la correa guiados por la correa son unidades de menor costo que son silenciosas y necesitan poco mantenimiento. Trabajan a velocidades y aceleraciones moderadas, pero sobresalen en la gestión de cargas de impacto. Agregar una banda de cubierta magnética hace que este tipo de sistema sea adecuado para entornos con un alto contenido de partículas y requisitos de lavado, como el tratamiento con pulverización de chapa.

Debido a que las guías de las ruedas necesitan menos mantenimiento que las guías de pelota, pero más que los toboganes, las ruedas impulsadas por las correas son otra opción de costo moderado, bajo ruido y bajo mantenimiento. Estos sistemas logran altas velocidades y aceleraciones lineales y a menudo se encuentran en las máquinas de embalaje y llenado.