Precisión y repetibilidad, Capacidad, Longitud de recorrido, Uso, Entorno ambiental, Sincronización, Orientación, Velocidades.

Aquí hay algunos consejos sobre cómo especificar y dimensionar correctamente un actuador accionado por motor lineal utilizando el acrónimo ACTUADOR (abreviatura de precisión, capacidad, longitud de recorrido, uso, entorno ambiental, sincronización, orientación y velocidades) para recordar todos los parámetros clave.

Elegir el actuador adecuado para una aplicación determinada puede parecer fácil. Sin embargo, seleccionar un actuador fiable implica más de lo que algunos ingenieros e integradores de sistemas creen. Los actuadores de bajo rendimiento suelen deberse a errores básicos de especificación.

Para obtener un movimiento lineal confiable y repetible, el objetivo es cumplir con los requisitos específicos para una configuración de actuador de alta calidad con cuatro subsistemas:

1. Un sistema estructural que pueda asegurar con precisión todos los componentes del actuador en un espacio físico y proporcionar una forma de mantener el actuador en su lugar de trabajo.

2. Un convertidor de movimiento rotatorio a lineal que consta de un sistema de transmisión de componentes individuales

3. Un elemento de desgaste lineal para guiar con precisión el carro en línea recta con mínima fricción y máxima capacidad de carga y vida útil.

4. Un carro móvil que sujeta de forma segura la pieza de trabajo, la pinza, la cámara, la óptica u otra carga útil.

1er objetivo del diseño:

Precisión y repetibilidad

A menos que un ingeniero de diseño se tome el tiempo de definir lo que un actuador debe proporcionar para el movimiento, probablemente sobreespecificará o pagará de más por el sistema. Esto es especialmente cierto si existe alguna confusión sobre la diferencia entre la precisión y la repetibilidad. En la mayoría de las aplicaciones de actuadores, la repetibilidad es más importante que la precisión absoluta.

La repetibilidad puede ser unidireccional o bidireccional, es decir, mide la capacidad de un sistema para obtener una posición de comando al acercarse desde la misma dirección o desde cualquier dirección. Las dos especificaciones principales que influyen en la precisión son el recorrido y el posicionamiento. Es común especificar la precisión en unidades de micras o milésimas de pulgada.

Por ejemplo, imagine un robot con una pinza sobre un actuador lineal. El actuador mueve al robot a diversas posiciones para que la pinza pueda sujetar cajas y colocarlas en palés. Este movimiento debe ser repetible y bastante preciso para colocar el robot en su posición, aunque no es necesaria una precisión milimétrica. Como regla general, una repetibilidad de posicionamiento de ± 50 µm es más que aceptable en la mayoría de las operaciones de envasado de final de línea con actuadores. Para aplicaciones que requieren un posicionamiento más preciso, considere añadir un codificador lineal.

2º objetivo del diseño:

Capacidad

Considere las cargas, momentos y fuerzas que deberá soportar el actuador. Estos incluyen:

• carga estática

• carga dinámica

• momento flector

• empuje

Independientemente de la configuración, la construcción interna de un actuador influye directamente en la capacidad de carga. Algunos fabricantes diseñan y construyen actuadores para soportar cargas pesadas a altas velocidades, mientras que otros los construyen para soportar cargas ligeras a altas velocidades. Conocer los detalles de la aplicación es fundamental para elegir el diseño adecuado. Consejo: Al comparar actuadores, preste atención a las unidades de especificación mencionadas anteriormente (SI, EE. UU. o unidades imperiales) para realizar una comparación equivalente.

Los actuadores para uso industrial tienen alta rigidez y manejan la máxima capacidad de carga en cinco de los seis grados de libertad y permiten un movimiento de baja fricción en el sexto eje.

3er objetivo de diseño:

Longitud del viaje

La carrera de un actuador, medida en milímetros o pulgadas, es la distancia que debe recorrer. Sin embargo, el movimiento total debe incluir una carrera de seguridad, también conocida como distancia entre paradas bruscas. Distinga cuidadosamente la diferencia entre la carrera y la longitud total. Consejo: Durante este paso, defina también la envolvente volumétrica o el espacio total en el que debe encajar el sistema.

4º objetivo de diseño:

Uso

El factor de uso (también conocido como ciclo de trabajo) se expresa comúnmente en ciclos por minuto. La vida útil es la cantidad de horas, años, ciclos o distancia lineal que debe recorrer el actuador. En otras palabras, esta especificación describe la frecuencia de funcionamiento del actuador y su duración. Considere los detalles de la aplicación (incluido el perfil de movimiento, el tiempo de ciclo y el tiempo de permanencia), además de los requisitos de vida útil. Consulte también con el proveedor sobre los programas de mantenimiento; algunos actuadores solo requieren relubricación después de 20 000 km, mientras que otros requieren un mantenimiento más frecuente.

5º objetivo de diseño:

Entorno ambiental

Las condiciones de trabajo que rodean al actuador forman colectivamente el entorno ambiental:

• rango de temperatura de funcionamiento

• rango de humedad relativa

• tipo y cantidad de partículas contaminantes

• presencia de fluidos o productos químicos corrosivos

• requisitos periódicos de limpieza o lavado

Tenga en cuenta estos factores y tenga en cuenta que los entornos exigentes o extremos pueden requerir sellos y fuelles especiales para proteger las piezas móviles del actuador de la humedad, el polvo y otros contaminantes. Si esto le preocupa, pregunte al proveedor si están disponibles.

6º objetivo de diseño:

Momento

Los ingenieros de diseño, integradores de sistemas, fabricantes de equipos originales (OEM) y usuarios finales suelen ignorar los plazos del proyecto al especificar un actuador, especialmente al principio. Si bien otras especificaciones de rendimiento merecen especial atención, tenga en cuenta las limitaciones de tiempo y presupuesto. No olvide los plazos generales del proyecto, las solicitudes de presupuesto, los prototipos y los cronogramas de producción, ya que ignorarlos puede suponer una pérdida de tiempo y esfuerzo posterior. No hay nada peor que encontrar el actuador perfecto y luego darse cuenta de que no se ajusta a las limitaciones de tiempo y presupuesto del proyecto.

7º objetivo de diseño:

Orientación

La elección del actuador adecuado también depende de cómo se montará en el espacio geométrico disponible. Esto determina la orientación de la carga y la fuerza. ¿El carro estará boca arriba o boca abajo en una orientación horizontal? También son posibles orientaciones verticales y ubicaciones inclinadas según el tamaño del sistema y la geometría de la aplicación. Cada orientación influye en los cálculos de fuerza que, en última instancia, expresan la capacidad del actuador para soportar una carga determinada. Tenga en cuenta que los sistemas multieje requieren soportes y placas transversales especiales para conectar rígidamente los actuadores y reducir la desalineación y la vibración.

Octavo objetivo de diseño:

Tarifas

Para elegir el actuador más adecuado para una aplicación, determine su perfil de movimiento objetivo. Esto incluye la velocidad de desplazamiento, así como las tasas de aceleración y desaceleración requeridas. Si bien algunos actuadores para aplicaciones industriales pueden soportar cargas elevadas a velocidades de desplazamiento de hasta 5 m/s, otros tienen capacidades de velocidad y carga limitadas. En este caso, adapte el actuador a la tarea en cuestión.