Incluyendo robots cartesianos, sistemas de pórtico y mesas XY.

Las guías y sistemas lineales suelen estar sometidos tanto a fuerzas lineales debidas a cargas descendentes, ascendentes y laterales, como a fuerzas rotacionales debidas a cargas en voladizo. Las fuerzas rotacionales —también conocidas como fuerzas de momento— se definen normalmente 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 necesitamos establecer los tres ejes principales: X, Y y Z.

Los dos ejes del plano horizontal se definen típicamente como X e Y, donde el eje X apunta en la dirección del movimiento. El eje Y es ortogonal (perpendicular) a la dirección del movimiento y también se encuentra en el plano horizontal. El eje Z es ortogonal a los ejes X e Y, pero se ubica en el plano vertical. (Para hallar la dirección positiva del eje Z, utilice la regla de la mano derecha: apunte el dedo índice hacia el eje X positivo, luego gírelo hacia el eje Y positivo, y el pulgar indicará el eje Z positivo).

El balanceo, el cabeceo y la guiñada son fuerzas o momentos rotacionales alrededor de los ejes X, Y y Z. Al igual que las fuerzas lineales puras, estos momentos deben tenerse en cuenta al calcular la vida útil de los rodamientos o al determinar la idoneidad de un sistema lineal para soportar cargas estáticas.

Balanceo: Un momento de balanceo 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 alabeo de un avión.

Inclinación: Un momento de inclinación intenta hacer que un sistema gire sobre su eje Y, de adelante hacia atrás. Para visualizar la inclinación, piense en la nariz de un avión apuntando hacia abajo o hacia arriba.

Guiñada: La guiñada se produce cuando una fuerza intenta hacer girar un sistema alrededor de su eje Z. Para visualizar la guiñada, imagina un avión de juguete suspendido de una cuerda. Si el viento sopla en la dirección correcta, 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 la guiñada.

Tanto los momentos de cabeceo como de guiñada ejercen cargas excesivas sobre las bolas situadas en los extremos de un cojinete lineal, una condición a la que a veces se hace referencia como carga en el borde.

Cómo contrarrestar los momentos de balanceo, cabeceo y guiñada

Las guías y sistemas lineales tienen mayor capacidad para fuerzas lineales puras que para fuerzas de momento, por lo que convertir las fuerzas de momento en fuerzas lineales puede aumentar significativamente la vida útil de los rodamientos y reducir la deflexión. Para los momentos de balanceo, la forma de lograrlo es usar dos guías lineales en paralelo, con uno o dos rodamientos por guía. Esto convierte las fuerzas de momento de balanceo en cargas puras descendentes y de elevación en cada rodamiento.

De igual modo, el uso de dos cojinetes en una misma guía puede eliminar las fuerzas de momento de cabeceo, convirtiéndolas en cargas puras descendentes y de despegue en cada cojinete. El uso de dos cojinetes en una misma guía también contrarresta las fuerzas de momento de guiñada, pero en este caso, las fuerzas resultantes son fuerzas laterales en cada cojinete.