Alta eficiencia, precisión y rigidez.

La ruta más corta entre dos puntos es una línea recta. Pero si estás diseñando un sistema de movimiento lineal, tendrás que tener en cuenta el soporte estructural, las guías, los accionamientos, los sellos, la lubricación y los accesorios entre los puntos A y B.

Tanto si decides diseñar y construir tu sistema desde cero utilizando piezas estándar como si prefieres comprar uno diseñado a medida, tomar las decisiones correctas desde el principio debería ayudarte a que todo funcione correctamente a largo plazo.

Apoyo y orientación

Construir un sistema lineal significa, literalmente, empezar desde cero, con un sistema de soporte estructural. El componente principal de este sistema de soporte suele ser una extrusión de aluminio.

Para aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso, se pueden mecanizar tanto la superficie de montaje de la extrusión base como la superficie donde se fija la guía lineal. Para aplicaciones de transporte que requieren menor precisión, se recomienda optimizar las bases para que resistan la flexión bajo carga y eviten la deformación durante la extrusión.

Una base robusta permite que el sistema se apoye únicamente en los soportes de 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 bola, las guías de rueda y las guías deslizantes o prismáticas.

Las guías de bolas soportan las cargas más pesadas y ofrecen la mayor rigidez. Sus configuraciones de riel simple o doble permiten un movimiento con poca fricción. Sus desventajas son el mayor costo y el ruido que generan.

Las guías de las 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 deslizantes, los casquillos de polímero con forma de prisma se deslizan sobre la superficie del perfil. El polímero les permite moverse silenciosamente y soportar altas cargas de impacto. Toleran entornos contaminados con suciedad, gravilla, polvo, aceite y productos químicos, pero funcionan a menor velocidad y con cargas más ligeras que las guías de bolas o de rueda, como lo indica su índice PV, producto de la presión y la velocidad que pueden soportar.

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 correas.

En un accionamiento por husillo de bolas, los rodamientos de bolas se desplazan a lo largo de las ranuras de un eje roscado (el husillo de bolas) y recirculan a través de una tuerca de bolas. Debido a 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.

Estos sistemas poseen una capacidad de empuje de hasta 40 kN y una alta rigidez. Su velocidad crítica está determinada por el diámetro de la raíz del husillo, la longitud sin soporte y la configuración del soporte final. Gracias a un innovador soporte de husillo, las unidades accionadas por husillo 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 juntas para dispositivos lineales

La mayoría de los sistemas de guiado y accionamiento requieren lubricación. Puede simplificar el mantenimiento preventivo futuro garantizando un fácil acceso a los puntos de lubricación. Por ejemplo, los racores 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 periódico.

Las guías de prisma no requieren mantenimiento. El material polimérico del deslizador tiene una lubricidad inherente, y los limpiadores de fieltro lubricados reponen el lubricante en cada carrera.

Los sellos retienen el lubricante y evitan la entrada de contaminantes. Un tipo son los sellos de banda magnética: bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden de un extremo a otro del canal. Estas bandas están fijadas a las tapas de los extremos y cuentan con un resorte para mantener la tensión. Se deslizan a través de una cavidad en el carro, de modo que la banda se eleva de los imanes justo delante y detrás del carro a medida que este se desplaza por el sistema.

Una tecnología de sellado alternativa, las bandas de plástico, utiliza tiras de goma flexibles que se entrelazan con la extrusión base, como una bolsa de congelación con cierre hermético. Los perfiles de lengüeta y ranura que se acoplan crean un sello laberíntico que impide la entrada de partículas.

Otro aspecto a considerar es cómo se montará el motor. La carcasa y el acoplamiento del motor deben coincidir con el tamaño del perno y el diámetro del círculo de 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 los estándares NEMA, pero otros son específicos del fabricante y del modelo. En cualquier caso, los soportes flexibles para motores, mecanizados a partir de piezas comunes, facilitan el montaje en prácticamente cualquier motor con una alineación garantizada.

Mezcla y combina

No todas las combinaciones de accionamientos y guías tienen sentido. En aplicaciones prácticas, lo más común es ver husillos de bolas accionando guías de bolas o deslizantes; husillos de bolas combinados con guías de bolas o deslizantes; y correas accionando guías de bolas, deslizantes o de ruedas.

Un sistema de accionamiento por husillo de bolas, combinado con una guía de bolas, proporciona un movimiento repetible y un sistema robusto capaz de soportar fuerzas y momentos elevados. Estos sistemas son ideales para aplicaciones de posicionamiento de precisión con cargas y ciclos de trabajo elevados, como la carga y descarga de engranajes en máquinas herramienta.

Las unidades de guiado por bolas y accionadas por correa están diseñadas para aplicaciones de alta velocidad y alta aceleración con cargas pesadas y momentos de fuerza elevados. Estas unidades funcionan sobre bases que cubren un espacio y se apoyan en los extremos o de forma intermitente. Un ejemplo de aplicación es el paletizado de latas.

Los sistemas lineales guiados por correa son unidades económicas, silenciosas y que requieren poco mantenimiento. Funcionan a velocidades y aceleraciones moderadas, pero destacan por su capacidad para soportar cargas de impacto. La incorporación de una banda magnética hace que este tipo de sistema sea adecuado para entornos con alto contenido de partículas y que requieren limpieza frecuente, como el tratamiento por pulverización de chapa metálica.

Dado que las guías de rueda requieren menos mantenimiento que las guías de bola, pero más que las guías deslizantes, las ruedas accionadas por correas constituyen otra opción de coste moderado, bajo nivel de ruido y bajo mantenimiento. Estos sistemas alcanzan altas velocidades y aceleraciones lineales y se utilizan frecuentemente en máquinas de envasado y llenado.