El desafío para los sistemas de automatización mecánica en el pasado ha sido la conversión exitosa de movimiento de rotación de motores eléctricos o mecánicos en formas útiles de movimiento lineal. Un avance a este respecto, el sistema de cinta transportadora representó una de las primeras implementaciones útiles de conversión de movimiento rotativo a lineal para su uso en un entorno de producción. Estos sistemas pueden transportar una amplia variedad de materias primas y piezas de trabajo de una manera mucho más eficiente de lo que se podría lograr anteriormente mediante el uso de fuerzas mecánicas brutas y son extremadamente útiles en los entornos de producción.

Hoy en día, el trabajo significativo de ingeniería en el campo de la conversión de movimiento rotativo ha producido una clase diversa de actuadores mecánicos lineales que son útiles para una amplia gama de aplicaciones de automatización avanzadas. El desafío es seleccionar un actuador apropiado para la funcionalidad deseada, ya sea simplemente el movimiento de la materia prima en un entorno de fabricación o la construcción de sistemas de movimiento más avanzados diseñados para mover las herramientas a posiciones precisas.

Para seleccionar el actuador mecánico lineal adecuado, se deben tener en cuenta algunas consideraciones importantes, como la capacidad de carga deseada, o la fuerza de empuje, y la distancia de carrera necesaria. Si bien estas son consideraciones principales, otras como la carga de mantenimiento ciertamente también juegan un papel importante.

Dos tipos ampliamente utilizados de actuadores lineales mecanizados se diferencian por sus mecanismos de accionamiento: actuadores impulsados ​​por el tornillo de la correa. Ambos tipos se emplean en tipos similares de aplicaciones, pero los dos difieren significativamente en la función. Cada tipo posee fortalezas únicas y limitaciones importantes que deben considerarse cuidadosamente en la selección de un actuador.

Actuadores impulsados ​​por la correa

El actuador impulsado por la correa opera bajo los mismos principios que el sistema de cinta transportadora. La unidad de la correa traduce el movimiento rotativo al movimiento lineal a través de una correa de distribución conectada entre dos poleas circulares. La correa de distribución generalmente está hecha de un elastómero reforzado con fibra, pero muchos otros materiales de correa están disponibles para aplicaciones más exigentes. La correa contiene dientes que interactúan con las poleas del rotor para transferir eficientemente el par y evitar el resbalón. La transmisión de la correa está encerrada dentro de un cuerpo de aluminio, mientras que el carro se monta en la parte superior, y la interfaz del eje de transmisión se encuentra generalmente perpendicular al lado del actuador.

Actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola

El principio fundamental detrás del actuador impulsado por el tornillo de bola es esencialmente una mejora sobre un sistema impulsado por el tornillo de plomo. En los actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola, la rotación del tornillo de bola impulsa la tuerca de la bola/carro montada debido al hecho de que la interfaz entre el perno y el tornillo de bola es esencialmente un sistema de rodamiento de bolas, donde las bolas de acero endurecidas en el rollo de tuerca a lo largo de la vía del semental. Similar al actuador impulsado por la correa, los componentes de conducción del actuador impulsado por el tornillo de bola están encerrados dentro de un cuerpo de aluminio, mientras que el carro se mueve en la parte superior. En contraste con los actuadores impulsados ​​por la correa, la interfaz del eje de transmisión se encuentra en línea con el tornillo de bola, fuera del extremo del actuador.

Fortalezas y limitaciones de cada

Los actuadores impulsados ​​por la correa generalmente se prefieren para aplicaciones que requieren largas distancias de viaje, que se pueden lograr de manera más rentable de lo que podría lograrse con un actuador de tornillo de bola de longitud similar. Además, el actuador impulsado por la correa es generalmente más eficiente, posee menos piezas móviles críticas, lo que hace menos mantenimiento de mano de obra intensiva. A pesar de esto, la tensión adecuada de la correa es crítica para garantizar una transferencia adecuada de torque, y generalmente es necesario un ree-tensión de la correa en períodos de mantenimiento periódicos.

Alternativamente, la unidad de tornillo de bola se asemeja mucho a un sistema de rodamiento de bolas enrollables y, por lo tanto, es capaz de transportar cargas más altas y lograr una fuerza de empuje más alta. Por esta razón, los actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola son ideales en aplicaciones donde el posicionamiento de cargas grandes y pesadas puede ser necesaria para un alto nivel de precisión. Se puede requerir lubricación periódica del tornillo de bola dependiendo del diseño específico del actuador.

La comparación adicional entre los dos tipos de actuadores revela inconvenientes adicionales con el actuador impulsado por el cinturón, a pesar de su simplicidad y eficiencia. Se requieren cinturones significativamente más gruesos para mayores demandas de carga/empuje. Los cinturones también son susceptibles a las cargas de choque, aunque esta preocupación puede mitigarse en cierta medida por la cuidadosa selección de materiales de la correa que pueden agregar resistencia a expensas de la elasticidad. Además, debido a la vulnerabilidad del cinturón al alargamiento, la precisión de posicionamiento de los actuadores de tornillo de bola tiende a ser superior a la de los actuadores impulsados ​​por la correa. Debido a esto, se prefieren los actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola para aplicaciones que requieren altos grados de confiabilidad y repetibilidad durante períodos de tiempo prolongados. Los actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola son la opción preferida para una alta aceleración y altas demandas de empuje, ya que la polea de la transmisión de la correa es vulnerable al deslizamiento en el rotor bajo tales demandas repetidas.

En conclusión, los actuadores impulsados ​​por el tornillo de bola son la mejor opción en aplicaciones donde se requieren fuerzas de carga y/o empuje altas, junto con un posicionamiento altamente preciso. Sin embargo, debido a su alta eficiencia y simplicidad, los actuadores impulsados ​​por la correa siguen siendo la mejor opción para aplicaciones con cargas más bajas, especialmente donde se necesitan velocidades más altas. Los actuadores impulsados ​​por la correa también pueden ser una solución rentable para aplicaciones de accidente cerebrovascular largas. Aunque la tarea de seleccionar entre los actuadores mecánicos impulsados ​​por la correa y el tornillo de bola puede parecer desalentador. A primera vista, las fortalezas y debilidades de cada diseño proporcionan opciones claras para cada aplicación única.