Alta eficiencia, precisión y rigidez.

El camino más corto entre dos puntos es una línea recta. Pero si diseña un sistema de movimiento lineal, deberá considerar el soporte estructural, las guías, los accionamientos, 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 uno diseñado 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 significa literalmente empezar desde cero: con un sistema de soporte estructural. El componente principal del sistema de soporte suele ser una extrusión de aluminio.

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

Una base robusta permite que el sistema descanse únicamente sobre soportes en los extremos. Las extrusiones más ligeras pueden requerir soportes intermitentes a lo largo de su longitud.

Las guías se fijan a la base para facilitar el movimiento. Los tipos principales son las guías de bolas, las guías de rueda y las guías deslizantes o de prisma.

Las guías de bolas soportan las cargas más pesadas y ofrecen la mayor rigidez. Sus configuraciones de uno o dos raíles se mueven con poca fricción. Las desventajas son su mayor coste y el ruido que generan.

Las guías de ruedas funcionan a velocidades de hasta 10 m/s con baja fricción y alta rigidez. Sin embargo, las cargas de impacto pueden dañarlas.

En las guías de deslizamiento, los bujes de polímero con forma de prisma se deslizan sobre la superficie del perfil. El polímero les permite un movimiento silencioso y soportar altas cargas de impacto. Toleran entornos contaminados con suciedad, arenilla, polvo, aceite y productos químicos, pero funcionan con mayor lentitud y con cargas más ligeras que las guías de bolas o ruedas, como lo indica su índice PV, el producto de la presión y la velocidad que toleran.

Fuerza motriz

Los accionamientos mueven el carro a las posiciones deseadas. Las tecnologías de accionamiento más comunes son los husillos de bolas, los husillos de avance y las transmisiones por correa.

En un accionamiento por husillo de bolas, los rodamientos se desplazan por las ranuras de un eje roscado (el husillo) y recirculan a través de una tuerca de bolas. Dado que los rodamientos comparten la carga, los accionamientos por husillo de bolas tienen una capacidad de empuje relativamente alta.

El resultado es una precisión absoluta, definida como el error máximo entre la posición esperada y la real, de hasta 0,005 mm. Los sistemas con husillos de bolas rectificados y precargados son los más precisos.

Los sistemas tienen una capacidad de empuje de hasta 40 kN y una alta rigidez. Su velocidad crítica está determinada por el diámetro de la raíz del tornillo, la longitud sin soporte y la configuración del soporte final. Con un novedoso soporte de tornillo, las unidades accionadas por tornillo pueden recorrer hasta 12 m y admitir velocidades de entrada de 3000 rpm. Los accionamientos de husillo de bolas ofrecen una eficiencia mecánica del 90 %, por lo que su mayor coste suele compensarse con menores requisitos de potencia.

Las transmisiones por correa funcionan en aplicaciones de transporte de alto rendimiento con velocidades de hasta 10 m/seg y aceleraciones de hasta 40 m/seg2.

Lubricación y sellos para dispositivos lineales

La mayoría de los sistemas de guía y accionamiento requieren lubricación. Puede simplificar el mantenimiento preventivo futuro garantizando un fácil acceso a los accesorios de lubricación. Por ejemplo, los accesorios Zerk instalados en el carro pueden alimentar una red de lubricación que abastece tanto al husillo de bolas como al sistema de rodamientos lineales durante la instalación y en los intervalos de mantenimiento periódicos.

Las guías prismáticas no requieren mantenimiento. El material polimérico de la corredera posee una lubricidad inherente, y los limpiadores de fieltro lubricados reponen el lubricante en cada carrera.

Los sellos mantienen el lubricante dentro y los contaminantes fuera. Un tipo son los sellos de banda magnética: bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden de un extremo al otro del canal. Las bandas están fijadas a las tapas de los extremos y cuentan con resortes para mantener la tensión. Se desplazan a través de una cavidad en el carro, de modo que la banda se separa de los imanes justo delante y detrás del carro a medida que este recorre el sistema.

Una tecnología de sellado alternativa, las bandas de cubierta de plástico, utiliza tiras de goma flexibles que se entrelazan con la extrusión de la base, como una bolsa de congelador con cierre hermético. Los perfiles machihembrados acoplados crean un sello laberíntico que impide la entrada de partículas.

Otra consideración es cómo montará el motor. La carcasa y el acoplamiento del motor deben coincidir con el tamaño y el diámetro del círculo de los pernos de la brida del motor, el diámetro del piloto del motor y el diámetro y la longitud del eje del motor.

Muchos motores tienen dimensiones que cumplen con las normas NEMA, pero otros son específicos del fabricante y del modelo. En cualquier caso, los soportes de motor flexibles, mecanizados a partir de piezas comunes, facilitan el montaje en prácticamente cualquier motor con alineación garantizada.

Mezclar y combinar

No todas las combinaciones de accionamientos y guías son lógicas. En la práctica, es más probable encontrar husillos de avance accionando guías de bolas o de deslizamiento; husillos de bolas acoplados a guías de bolas o de deslizamiento; y correas accionando guías de bolas, de deslizamiento o de rueda.

Un accionamiento por husillo de bolas se combina con una guía de bolas para lograr un movimiento repetible y un sistema rígido que soporta fuerzas y momentos elevados. Estos sistemas son eficaces en aplicaciones de posicionamiento de precisión con cargas elevadas y ciclos de trabajo elevados, como la carga y descarga de piezas brutas de engranajes en máquinas herramienta.

Las unidades accionadas por correa y guiadas por bolas se utilizan para aplicaciones de alta velocidad y alta aceleración con cargas útiles pesadas y momentos de carga elevados. Estas unidades funcionan sobre bases que cubren un espacio y se apoyan en los extremos o de forma intermitente. El paletizado de latas es una aplicación.

Los sistemas lineales con accionamiento por correa y guiado por deslizamiento son unidades de bajo costo, silenciosas y de bajo mantenimiento. Funcionan a velocidades y aceleraciones moderadas, pero son excelentes para soportar cargas de impacto. La incorporación de una banda de cubierta magnética hace que este tipo de sistema sea adecuado para entornos con alto contenido de partículas y requisitos de lavado, como el tratamiento por pulverización de chapa metálica.

Dado que las guías de ruedas requieren menos mantenimiento que las guías de bolas, pero más que las correderas, las ruedas accionadas por correas son otra opción de bajo costo, bajo nivel de ruido y bajo mantenimiento. Estos sistemas alcanzan altas velocidades y aceleraciones lineales y se encuentran a menudo en máquinas de envasado y llenado.