Carga, Precisión, Velocidad y Desplazamiento.

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

Seleccionar un actuador basándose en aproximaciones de los requisitos de rendimiento es posiblemente más arriesgado que elegir una guía o un accionamiento lineal con información mínima sobre la aplicación. Aun así, es bastante común que un diseñador o ingeniero necesite una estimación razonable del sistema que mejor se adapte a su aplicación, antes de definir todos los criterios de aplicación.

Si bien 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 soportarse y su orientación con respecto al sistema son criterios clave para elegir un actuador lineal. Las cargas ligeras, montadas prácticamente directamente sobre los rodamientos, pueden ser soportadas por prácticamente cualquier tecnología de guía: rodamientos de carril perfilado de recirculación, casquillos y ejes lineales, o incluso cojinetes lisos. Sin embargo, cuanto mayor sea la carga y mayor el momento (cabeceo, balanceo o guiñada) que genere, más robusto deberá ser el mecanismo de guía para garantizar una vida útil adecuada y una deflexión mínima.

Exactitud

Comprender los requisitos de precisión y repetibilidad de posicionamiento ayudará a afinar la decisión sobre el mecanismo de accionamiento. El posicionamiento punto a punto de baja precisión puede lograrse con un accionamiento neumático o un sistema de correa y polea, mientras que la precisión y repetibilidad de posicionamiento en el rango de una micra requerirían un husillo de bolas o incluso un motor lineal. Si bien la carga suele ser soportada por diversas 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 los conjuntos de husillos a bolas es de 1 m/s, aunque existen maneras de obtener velocidades mayores. Las correas, por otro lado, pueden alcanzar fácilmente los 10 m/s, y la velocidad máxima para los accionamientos de motor lineal está limitada principalmente por el mecanismo de guía de soporte. La aceleración también influye, tanto en la selección del accionamiento como de la guía.

Viajar

Si bien el recorrido requerido no suele ser un criterio decisivo, es importante verificar que el tipo de actuador lineal elegido cumpla con las especificaciones de longitud de carrera. Los husillos de bolas y de avance, en particular, tienen rangos de recorrido limitados. Como regla general, para los husillos, la longitud máxima es de 3 metros. Aunque existen husillos de mayor longitud, a medida que aumenta la longitud, la velocidad máxima disminuye debido a la velocidad crítica del husillo.

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, es necesario especificar y considerar diversos parámetros de aplicación. Para ayudar a los diseñadores e ingenieros a recopilar la información crítica necesaria para el dimensionamiento, varios fabricantes han desarrollado acrónimos sencillos.