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 considerar 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 compras uno diseñado específicamente para ti, tomar las decisiones correctas desde el principio debería ayudar 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 las superficies de montaje de la extrusión base y de la guía lineal. Para aplicaciones de transporte con menor precisión, conviene optimizar las bases para que resistan la flexión bajo carga y eviten la deformación durante la extrusión.

Una base robusta permite que el sistema descanse únicamente sobre soportes en los extremos. Las extrusiones más ligeras pueden necesitar 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 presentan la mayor rigidez. Sus configuraciones de uno o dos rieles permiten un movimiento con mínima fricción. Sus desventajas son un mayor coste 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 bujes de polímero prismáticos se deslizan sobre la superficie del perfil. El polímero les permite moverse con suavidad y soportar impactos fuertes. Toleran entornos contaminados con suciedad, arenilla, polvo, aceite y productos químicos, pero funcionan a menor velocidad y con cargas más ligeras que las guías de bolas o de rueda, como indica su índice PV, el producto de la presión y la velocidad que pueden soportar.

fuerza motriz

Los accionamientos desplazan el carro a las posiciones deseadas. Las tecnologías de accionamiento más comunes son los accionamientos por husillo de bolas, los accionamientos por husillo de bolas y los accionamientos por correa.

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, 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 para el tornillo, las unidades accionadas por tornillo pueden recorrer hasta 12 m y admitir velocidades de entrada de 3000 rpm. Los accionamientos por husillo de bolas ofrecen una eficiencia mecánica del 90 %, por lo que su mayor coste suele compensarse con un menor consumo de energía.

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 engrase. Por ejemplo, los engrasadores instalados en el carro pueden alimentar una red de lubricación que da servicio tanto al husillo de bolas como al sistema de cojinetes lineales durante la instalación y en los intervalos de mantenimiento periódico.

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

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

Otra tecnología de sellado, 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 encajan entre sí crean un sello laberíntico que impide la entrada de partículas.

Otro aspecto a considerar es cómo montará el motor. La carcasa y el acoplamiento del motor deben coincidir con el tamaño de los pernos 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 varían según el fabricante y el modelo. En cualquier caso, los soportes de motor flexibles, mecanizados a partir de piezas en bruto 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 probable es encontrar husillos de bolas que accionan guías de bolas o de deslizamiento; husillos de bolas combinados con guías de bolas o de deslizamiento; y correas que accionan guías de bolas, de deslizamiento o de rueda.

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

Las unidades de transmisión por correa y guiado por bolas se utilizan en aplicaciones de alta velocidad y aceleración con cargas pesadas y momentos flectores 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 de sus aplicaciones.

Los sistemas lineales de guía deslizante accionados por correa son unidades económicas, silenciosas y de bajo mantenimiento. Funcionan a velocidades y aceleraciones moderadas, pero destacan por su capacidad para soportar cargas de impacto. La incorporación de una banda de cubierta magnética hace que este tipo de sistema sea idóneo para entornos con alto contenido de partículas y que requieren lavado a presión, como el tratamiento de chapa metálica mediante pulverización.

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