Carga, orientación, velocidad, desplazamiento, precisión, entorno y ciclo de trabajo.

Un análisis minucioso de la aplicación, incluyendo la orientación, el momento y la aceleración, revelará la carga que debe soportar. En ocasiones, la carga real diferirá de la carga calculada, por lo que los ingenieros deben considerar el uso previsto y el posible uso indebido.

Al dimensionar y seleccionar sistemas de movimiento lineal para máquinas de ensamblaje, los ingenieros suelen pasar por alto requisitos críticos de la aplicación. Esto puede generar costosos rediseños y retrabajos. Peor aún, puede resultar en un sistema sobredimensionado, más costoso y menos eficaz de lo deseado.

Con tantas opciones tecnológicas, es fácil sentirse abrumado al diseñar sistemas de movimiento lineal de uno, dos y tres ejes. ¿Cuánta carga deberá soportar el sistema? ¿A qué velocidad deberá moverse? ¿Cuál es el diseño más rentable?

Todas estas cuestiones se tuvieron en cuenta al desarrollar LOSTPED, un acrónimo sencillo que ayuda a los ingenieros a recopilar información para especificar componentes o módulos de movimiento lineal en cualquier aplicación. LOSTPED significa carga, orientación, velocidad, recorrido, precisión, entorno y ciclo de trabajo. Cada letra representa un factor que debe considerarse al dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal.

Cada factor debe considerarse individualmente y en conjunto para garantizar un rendimiento óptimo del sistema. Por ejemplo, la carga impone diferentes exigencias a los rodamientos durante la aceleración y la desaceleración que a velocidades constantes. A medida que la tecnología de movimiento lineal evoluciona desde componentes individuales hasta sistemas completos, las interacciones entre componentes —como las guías de rodamientos lineales y un accionamiento de husillo de bolas— se vuelven más complejas, y diseñar el sistema adecuado resulta más desafiante. LOSTPED puede ayudar a los diseñadores a evitar errores, recordándoles que consideren estos factores interrelacionados durante el desarrollo y la especificación del sistema.

【Carga】

La carga se refiere al peso o la fuerza aplicada al sistema. Todos los sistemas de movimiento lineal experimentan algún tipo de carga, como fuerzas descendentes en aplicaciones de manipulación de materiales o cargas axiales en aplicaciones de perforación, prensado o atornillado. Otras aplicaciones experimentan una carga constante. Por ejemplo, en una aplicación de manipulación de obleas de semiconductores, un contenedor unificado de apertura frontal se transporta de una bahía a otra para su descarga y recogida. Otras aplicaciones presentan cargas variables. Por ejemplo, en una aplicación de dispensación médica, un reactivo se deposita en una serie de pipetas una tras otra, lo que resulta en una carga menor en cada paso.

Al calcular la carga, conviene considerar el tipo de herramienta que se utilizará para recogerla o transportarla. Aunque no esté directamente relacionado con la carga, los errores en este aspecto pueden resultar costosos. Por ejemplo, en una aplicación de recogida y colocación, una pieza de trabajo muy delicada podría dañarse si se utiliza una pinza incorrecta. Si bien es improbable que los ingenieros olviden considerar los requisitos generales de carga de un sistema, sí pueden pasar por alto ciertos aspectos de dichos requisitos. LOSTPED es una forma de garantizar la exhaustividad.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Cuál es la fuente de la carga y cómo está orientada?

¿Existen consideraciones especiales de manipulación?

¿Cuánto peso o fuerza se debe controlar?

¿La fuerza es una fuerza descendente, una fuerza de despegue o una fuerza lateral?

【Orientación】

La orientación, o posición relativa o dirección en la que se aplica la fuerza, también es importante, pero a menudo se pasa por alto. Algunos módulos lineales o actuadores pueden soportar cargas descendentes o ascendentes mayores que cargas laterales gracias a sus guías lineales. Otros módulos, que utilizan guías lineales diferentes, pueden soportar las mismas cargas en todas las direcciones. Por ejemplo, un módulo equipado con guías lineales de doble riel de bolas soporta mejor las cargas axiales que los módulos con guías estándar.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Cómo está orientado el módulo lineal o el actuador? ¿Es horizontal, vertical o está invertido?

¿Dónde se orienta la carga con respecto al módulo lineal?

¿La carga provocará un momento de balanceo o cabeceo en el módulo lineal?

【Velocidad】

La velocidad y la aceleración también influyen en la selección de un sistema de movimiento lineal. Una carga aplicada genera fuerzas muy diferentes sobre el sistema durante la aceleración y la desaceleración que a velocidad constante. El tipo de perfil de movimiento (trapezoidal o triangular) también debe considerarse, ya que la aceleración necesaria para alcanzar la velocidad o el tiempo de ciclo deseados dependerá del tipo de movimiento requerido. Un perfil de movimiento trapezoidal implica que la carga acelera rápidamente, se mueve a una velocidad relativamente constante durante un tiempo y luego desacelera. Un perfil de movimiento triangular implica que la carga acelera y desacelera rápidamente, como en las aplicaciones de recogida y entrega punto a punto.

La velocidad y la aceleración son factores críticos para determinar el accionamiento lineal adecuado: husillo de bolas, correa o motor lineal.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Qué velocidad o tiempo de ciclo debe alcanzarse?

¿La velocidad es constante o variable?

¿Cómo afectará la carga a la aceleración y la desaceleración?

¿El perfil de movimiento es trapezoidal o triangular?

¿Qué accionamiento lineal se adaptará mejor a las necesidades de velocidad y aceleración?

【Viajar】

El recorrido se refiere a la distancia o amplitud de movimiento. No solo debe considerarse la distancia recorrida, sino también el sobre recorrido. Permitir un margen de seguridad, o espacio adicional, al final de la carrera garantiza la seguridad del sistema en caso de una parada de emergencia.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Cuál es la distancia o el rango de movimiento?

¿Cuánto recorrido adicional puede ser necesario en una parada de emergencia?

【Precisión】

Precisión es un término amplio que se utiliza a menudo para definir tanto la exactitud de desplazamiento (cómo se comporta el sistema al moverse del punto A al punto B) como la exactitud de posicionamiento (la proximidad del sistema a la posición objetivo). También puede referirse a la repetibilidad, es decir, a la precisión con la que el sistema regresa a la misma posición al final de cada carrera.

Comprender la diferencia entre estos tres términos —precisión de desplazamiento, precisión de posicionamiento y repetibilidad— es fundamental para garantizar que el sistema cumpla con las especificaciones de rendimiento y que no se sobredimensione para lograr un grado de precisión innecesario. La principal razón para considerar los requisitos de precisión es la selección del mecanismo de accionamiento. Los sistemas de movimiento lineal pueden accionarse mediante una correa, un husillo de bolas o un motor lineal. Cada tipo ofrece ventajas y desventajas en cuanto a precisión, velocidad y capacidad de carga. La mejor opción vendrá determinada por la aplicación.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Qué importancia tienen la precisión de desplazamiento, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad en la aplicación?

¿Es la precisión más importante que la velocidad u otros factores LOSTPED?

【Ambiente】

El entorno se refiere a las condiciones en las que operará el sistema. Las temperaturas extremas pueden afectar el rendimiento de los componentes plásticos y la lubricación. La suciedad, los líquidos y otros contaminantes pueden dañar las pistas de rodadura de los rodamientos y los elementos de soporte de carga. El entorno de servicio influye considerablemente en la vida útil de un sistema de movimiento lineal. Opciones como las juntas de estanqueidad y los recubrimientos especiales pueden prevenir daños causados ​​por estos factores ambientales.

Por otro lado, los ingenieros deben considerar cómo afectará el sistema de movimiento lineal al entorno. El caucho y el plástico pueden desprender partículas. Los lubricantes pueden aerosolizarse. Las piezas móviles pueden generar electricidad estática. ¿Puede su producto tolerar dichos contaminantes? Opciones como la lubricación especial y la presión de aire positiva pueden hacer que el módulo o actuador sea apto para su uso en una sala blanca.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Qué peligros o contaminantes están presentes: temperaturas extremas, suciedad, polvo o líquidos?

¿Constituye el propio sistema de movimiento lineal una fuente potencial de contaminantes para el medio ambiente?

【Ciclo de trabajo】

El ciclo de trabajo es el tiempo necesario para completar un ciclo de operación. En todos los actuadores lineales, los componentes internos suelen determinar la vida útil del sistema. La vida útil de los rodamientos dentro de un módulo, por ejemplo, se ve afectada directamente por la carga aplicada, pero también por el ciclo de trabajo al que estarán sometidos. Un sistema de movimiento lineal puede cumplir con los seis factores mencionados, pero si funciona de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, su vida útil se agotará mucho antes que si funciona solo 8 horas al día, 5 días a la semana. Además, la proporción entre el tiempo de uso y el tiempo de reposo influye en la acumulación de calor dentro del sistema de movimiento lineal y afecta directamente a su vida útil y al coste total de propiedad. Aclarar estas cuestiones con antelación puede ahorrar tiempo y evitar problemas más adelante.

Preguntas clave que hay que hacerse:

¿Con qué frecuencia se utiliza el sistema, incluyendo cualquier tiempo de espera entre golpes o movimientos?

¿Cuánto tiempo debe durar el sistema?