Incluidos robots cartesianos, sistemas de pórtico y mesas XY.

Las guías y sistemas lineales suelen estar sujetos a fuerzas lineales debidas a cargas descendentes, ascendentes y laterales, así como a fuerzas de rotación debidas a cargas en voladizo. Las fuerzas de rotación, también conocidas como fuerzas de momento, se definen típicamente como balanceo, cabeceo y guiñada, según el eje alrededor del cual el sistema intenta girar.

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

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

El balanceo, el cabeceo y la guiñada son fuerzas rotacionales, 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 de los rodamientos o determinar la idoneidad de un sistema lineal para soportar cargas estáticas.

Alabeo: Un momento de alabeo es una fuerza que intenta hacer que un sistema gire sobre su eje X, de lado a lado. Un buen ejemplo de alabeo es el ladeo 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 el morro de un avión apuntando hacia abajo o hacia arriba.

Guiñada: La guiñada se produce cuando una fuerza intenta hacer que un sistema gire sobre su eje Z. Para visualizar la guiñada, imagine un aeromodelo 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 guiñada.

Tanto los momentos de cabeceo como los de guiñada ejercen cargas excesivas sobre las bolas ubicadas en los extremos de un cojinete lineal, una condición a la que a veces se denomina carga de 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 rodadura, la manera de lograr esto es utilizar dos guías lineales en paralelo, con uno o dos rodamientos por guía. Esto convierte las fuerzas de momento de rodadura en cargas descendentes y de despegue puras en cada rodamiento.

De igual manera, el uso de dos rodamientos en una guía puede eliminar las fuerzas de momento de cabeceo, convirtiéndolas en cargas puramente descendentes y de despegue en cada rodamiento. El uso de dos rodamientos en una guía también contrarresta las fuerzas de momento de guiñada, pero en este caso, las fuerzas resultantes son fuerzas laterales en cada rodamiento.