Incluyendo robots cartesianos, sistemas de pórtico y mesas XY.

Las guías y sistemas lineales generalmente están sujetos tanto a fuerzas lineales debido a cargas hacia abajo, hacia arriba y laterales como a fuerzas de rotación debido a cargas sobresalientes. Las fuerzas de rotación, también conocidas como fuerzas de momento, generalmente se definen como balanceo, cabeceo y guiñada, según el eje alrededor del cual el sistema intenta girar.

Para definir el balanceo, el cabeceo y la guiñada en sistemas lineales, primero debemos establecer los tres ejes principales: X, Y y Z.

Los dos ejes del plano horizontal normalmente se definen como X e Y, siendo el eje X la dirección del movimiento. El eje Y es ortogonal (perpendicular) a la dirección del movimiento y también está en el plano horizontal. El eje Z es ortogonal a los ejes X e Y, pero está ubicado en el plano vertical. (Para encontrar la dirección positiva del eje Z, use la regla de la mano derecha: apunte el dedo índice en la dirección de X positivo, luego gírelo en la dirección de Y positivo y el pulgar indicará Z positivo).

El balanceo, el cabeceo y la guiñada son fuerzas de rotación, o momentos, alrededor de los ejes X, Y y Z. Al igual que las fuerzas lineales puras, estas fuerzas de momento deben considerarse al calcular la vida útil del rodamiento o al determinar la idoneidad de un sistema lineal para soportar cargas estáticas.

Rollo: un momento de rollo es una fuerza que intenta hacer que un sistema gire alrededor de su eje X, de lado a lado. Un buen ejemplo de balanceo es el ladeo de un avión.

Paso: un momento de paso intenta hacer que un sistema gire alrededor de su eje Y, de adelante hacia atrás. Para visualizar el cabeceo, piense en el morro de un avión apuntando hacia abajo o hacia arriba.

Yaw: Yaw ocurre cuando una fuerza intenta hacer que un sistema gire alrededor de su eje Z. Para visualizar la guiñada, imagine un modelo de avión suspendido de una cuerda. Si el viento sopla correctamente, las alas y el morro del avión permanecerán nivelados (sin balanceo ni cabeceo), pero girará alrededor de la cuerda de la que está suspendido. Esto es guiñada.

Tanto el momento de cabeceo como el de guiñada ejercen cargas excesivas sobre las bolas ubicadas en los extremos de un rodamiento lineal, una condición a veces denominada carga de borde.

Cómo contrarrestar los momentos de balanceo, cabeceo y guiñada

Los sistemas y guías lineales tienen mayores capacidades para fuerzas lineales puras que para fuerzas de momento, por lo que resolver las fuerzas de momento en fuerzas lineales puede aumentar significativamente la vida útil del rodamiento y reducir la deflexión. Para momentos de rodadura, la forma de lograrlo es utilizar dos guías lineales en paralelo, con uno o dos rodamientos por guía. Esto convierte las fuerzas del momento de balanceo en cargas puras descendentes y de despegue en cada rodamiento.

De manera similar, el uso de dos rodamientos en una guía puede eliminar las fuerzas del momento de paso, convirtiéndolas en cargas puramente descendentes y de despegue en cada rodamiento. El uso de dos cojinetes en una guía también contrarresta las fuerzas del momento de guiñada, pero en este caso, las fuerzas resultantes son fuerzas laterales (laterales) en cada cojinete.