Carga, orientación, velocidad, recorrido, 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 calculada, por lo que los ingenieros deben considerar el uso previsto y el posible mal uso.

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 ocasionar rediseños y retrabajos costosos. 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 exigencias diferentes a los rodamientos durante la aceleración y la desaceleración que durante velocidades constantes. A medida que la tecnología de movimiento lineal evoluciona de componentes individuales a sistemas completos, las interacciones entre componentes —como las guías de rodamientos lineales y el accionamiento de husillo de bolas— se vuelven más complejas y el diseño del 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 de empuje 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 un área a otra para su colocación 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 en el extremo del brazo para recogerla o transportarla. Si bien no está 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 la pinza incorrecta. Aunque 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 herramienta que garantiza la exhaustividad.

Preguntas clave que debe formularse:

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

¿Existen consideraciones especiales para su manipulación?

* ¿Cuánto peso o fuerza hay que controlar?

¿La fuerza es descendente, de despegue o lateral?

【Orientación】

La orientación, es decir, la posición o dirección relativa en la que se aplica la fuerza, también es importante, pero a menudo se pasa por alto. Algunos módulos o actuadores lineales pueden soportar cargas descendentes o ascendentes mayores que las 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 puede soportar mejor las cargas axiales que los módulos con guías estándar.

Preguntas clave que debe formularse:

* ¿Cómo está orientado el módulo lineal o actuador? ¿Está en posición horizontal, vertical o invertida?

* ¿Hacia dónde está orientada la carga en relación con el 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 en el sistema durante la aceleración y la desaceleración que a velocidad constante. El tipo de perfil de movimiento —trapezoidal o triangular— también debe tenerse en cuenta, 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 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 debe formularse:

* ¿Qué velocidad o tiempo de ciclo se debe alcanzar?

¿La velocidad es constante o variable?

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

¿El perfil del movimiento es trapezoidal o triangular?

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

【Viajar】

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

Preguntas clave que debe formularse:

* ¿Cuál es la distancia o el rango de movimiento?

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

【Precisión】

La precisión es un término amplio que se usa a menudo para definir la exactitud del desplazamiento (cómo se comporta el sistema al moverse del punto A al punto B) o la exactitud del posicionamiento (qué tan cerca se encuentra el sistema de la posición objetivo). También puede referirse a la repetibilidad, es decir, qué tan bien el sistema regresa a la misma posición al final de cada recorrido.

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 presenta ventajas y desventajas en cuanto a precisión, velocidad y capacidad de carga. La mejor opción vendrá determinada por la aplicación.

Preguntas clave que debe formularse:

* ¿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 de 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 interna. 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 puede influir considerablemente en la vida útil de un sistema de movimiento lineal. Opciones como las juntas de estanqueidad y los recubrimientos especiales pueden prevenir los daños causados ​​por estos factores ambientales.

Por otro lado, los ingenieros deben considerar cómo el sistema de movimiento lineal afectará al medio ambiente. El caucho y el plástico pueden desprender partículas. Los lubricantes pueden convertirse en aerosoles. Las piezas móviles pueden generar electricidad estática. ¿Su producto puede tolerar estos 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 limpia.

Preguntas clave que debe formularse:

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

¿El sistema de movimiento lineal en sí mismo constituye 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 un rodamiento dentro de un módulo, por ejemplo, se ve directamente afectada por la carga aplicada, pero también por el ciclo de trabajo al que está sometido. Un sistema de movimiento lineal puede cumplir con los seis factores anteriores, pero si funciona continuamente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, su vida útil se verá reducida 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 estos aspectos con antelación puede ahorrar tiempo y evitar problemas posteriores.

Preguntas clave que debe formularse:

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

¿Cuánto tiempo debe durar el sistema?