Carga, Precisión, Velocidad y Recorrido.

La elección de componentes de movimiento lineal durante la fase de desarrollo de un proyecto ha sido una fuente de frustración para los diseñadores e ingenieros de aplicaciones durante décadas, especialmente cuando se trata de subconjuntos complejos como los actuadores lineales. Considere por un momento la influencia que tiene un actuador lineal en el diseño general de la máquina. En primer lugar, en un actuador, la guía y el accionamiento están acoplados entre sí, formando parte integral de la unidad. Por lo tanto, es imperativo que tanto la selección de la guía como la selección de la unidad sean correctas. Además, un actuador tiene una influencia significativa en el tamaño total de la máquina. Por ejemplo, cambiar la posición de la carga en el actuador puede causar una carga de momento alto y cambiar el requisito de un diseño de guía única a un diseño de guía doble, duplicando o triplicando efectivamente el ancho total del actuador y, por lo tanto, el tamaño del máquina.

Seleccionar un actuador basándose en aproximaciones de los requisitos de rendimiento es posiblemente más arriesgado que elegir una guía lineal o un variador con información mínima de la aplicación. Pero aún así, la situación es bastante común en la que un diseñador o ingeniero necesita una estimación razonable del sistema que funcionará mejor para su aplicación, antes de definir todos los criterios de aplicación.

Aunque un ejercicio de dimensionamiento adecuado requiere una comprensión profunda de los requisitos de la aplicación, generalmente se puede establecer una solución general, adecuada para el diseño inicial y las estimaciones de costos, basándose en cuatro criterios clave.

Carga

La carga que debe transportarse y su orientación con respecto al sistema es uno de los criterios más importantes a la hora de elegir un actuador lineal. Las cargas ligeras que se montan más o menos directamente sobre los rodamientos pueden soportarse mediante prácticamente cualquier tecnología de guía: rodamientos de rieles perfilados con recirculación, ejes y casquillos lineales o incluso cojinetes lisos. Sin embargo, cuanto más pesada sea la carga y mayor momento (cabeceo, balanceo y/o guiñada) que genere, más robusto debe ser el mecanismo de guía para garantizar una vida útil adecuada y una deflexión mínima.

Exactitud

Comprender los requisitos de precisión y repetibilidad del posicionamiento ayudará a limitar la decisión con respecto al mecanismo de accionamiento. El posicionamiento punto a punto de baja precisión se puede lograr con un accionamiento neumático o un sistema de correa y polea, mientras que la precisión y repetibilidad del posicionamiento en el rango de una sola micra requeriría un husillo de bolas o incluso un motor lineal. Aunque la carga a menudo puede adaptarse a cualquiera de varias tecnologías de accionamiento, la repetibilidad suele ser el factor decisivo entre estas opciones.

Velocidad

Las velocidades media y máxima durante el movimiento también ayudarán a definir la elección del mecanismo de accionamiento. Por ejemplo, una regla general es que la velocidad máxima para conjuntos de husillos de bolas es 1 m/s, aunque existen formas de obtener velocidades más rápidas. Las correas, por el contrario, pueden desplazarse fácilmente hasta 10 m/s y la velocidad máxima en el caso de accionamientos con motores lineales está limitada principalmente por el mecanismo de guía de soporte. La aceleración también influye, tanto en la selección de la conducción como de la guía.

Viajar

Si bien el recorrido requerido no suele ser un criterio decisivo, es importante volver a verificar que el tipo de actuador lineal elegido pueda cumplir con las especificaciones de longitud de carrera. Especialmente los husillos de bolas y de avance tienen recorridos limitados. Nuevamente, una regla general para los tornillos es una longitud máxima de 3 metros. Aunque los tornillos están disponibles en longitudes más largas, a medida que aumenta la longitud, la velocidad máxima disminuye debido a la velocidad crítica del tornillo.

Si bien estos cuatro criterios pueden proporcionar una estimación aproximada de los actuadores lineales adecuados, para llevar a cabo un proceso completo de dimensionamiento y selección, se deben especificar y considerar una serie de parámetros de aplicación. Para ayudar a los diseñadores e ingenieros a recopilar la información crítica necesaria para el dimensionamiento, varios fabricantes han ideado siglas simples a seguir.