El desafío para los sistemas de automatización mecánica en el pasado ha sido la conversión exitosa del movimiento de rotación de motores eléctricos o mecánicos en formas útiles de movimiento lineal. Un gran avance en este sentido, el sistema de cinta transportadora representó una de las primeras implementaciones útiles de conversión de movimiento giratorio 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 antes se podía lograr mediante el uso de fuerzas mecánicas brutas y son extremadamente útiles en entornos de producción.

Hoy en día, un importante trabajo de ingeniería en el campo de la conversión del movimiento giratorio ha dado como resultado 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 materia prima en un entorno de fabricación o la construcción de sistemas de movimiento más avanzados diseñados para mover 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 desempeñan un papel importante.

Dos tipos ampliamente utilizados de actuadores lineales mecanizados se diferencian por sus mecanismos de accionamiento: actuadores accionados por correa y accionados por husillo de bolas. Ambos tipos se emplean en tipos de aplicaciones similares, pero los dos difieren significativamente en su función. Cada tipo posee fortalezas únicas y limitaciones importantes que deben considerarse cuidadosamente al seleccionar un actuador.

Actuadores accionados por correa

El actuador accionado por correa funciona según los mismos principios que el sistema de cinta transportadora. La transmisión por correa traduce el movimiento giratorio en movimiento lineal mediante una correa de distribución conectada entre dos poleas circulares. La correa de distribución suele estar hecha de un elastómero reforzado con fibra, pero hay muchos otros materiales disponibles para aplicaciones más exigentes. La correa contiene dientes que interactúan con las poleas del rotor para transferir el par de manera eficiente y evitar deslizamientos. La transmisión por correa está encerrada dentro de un cuerpo de aluminio mientras que el carro se desplaza encima, y ​​la interfaz del eje de transmisión generalmente está situada perpendicular al costado del actuador.

Actuadores accionados por husillo de bolas

El principio fundamental detrás del actuador accionado por husillo de bolas es esencialmente una mejora con respecto a un sistema accionado por husillo de avance. En los actuadores accionados por husillo de bolas, la rotación del husillo de bolas impulsa la tuerca de bolas/carro montado debido al hecho de que la interfaz entre el perno y el husillo de bolas es esencialmente un sistema de rodamiento de bolas, donde las bolas de acero endurecido en la tuerca ruedan a lo largo de la pista. del semental. De manera similar al actuador accionado por correa, los componentes impulsores del actuador accionado por husillo de bolas están encerrados dentro de un cuerpo de aluminio mientras el carro se mueve en la parte superior. A diferencia de los actuadores accionados por correa, la interfaz del eje de transmisión se encuentra en línea con el husillo de bolas, en el extremo del actuador.

Fortalezas y limitaciones de cada uno

Los actuadores accionados por correa generalmente se prefieren para aplicaciones que requieren largas distancias de recorrido, lo que se puede lograr de manera más rentable que con un actuador accionado por husillo de bolas de longitud similar. Además, el actuador accionado por correa es generalmente más eficiente y posee menos piezas móviles críticas, lo que hace que el mantenimiento requiera menos mano de obra. A pesar de esto, una tensión adecuada de la correa es fundamental para garantizar una transferencia adecuada del par, y normalmente es necesario volver a tensar la correa en períodos de mantenimiento periódicos.

Alternativamente, la unidad de husillo de bolas se parece mucho a un sistema de rodamientos de bolas y, por lo tanto, es capaz de soportar cargas más altas y lograr una fuerza de empuje más alta. Por esta razón, los actuadores accionados por husillo de bolas son ideales en aplicaciones donde puede ser necesario el posicionamiento de cargas grandes y pesadas con un alto nivel de precisión. Es posible que sea necesaria una lubricación periódica del husillo de bolas según el diseño específico del actuador.

Una comparación más detallada entre los dos tipos de actuador revela desventajas adicionales del actuador accionado por correa, a pesar de su simplicidad y eficiencia. Se requieren correas significativamente más gruesas para mayores demandas de carga/empuje. Los cinturones también son susceptibles a cargas de choque, aunque esta preocupación puede mitigarse hasta cierto punto mediante la selección cuidadosa de los materiales del cinturón que pueden agregar resistencia a expensas de la elasticidad. Además, debido a la vulnerabilidad de la correa al alargamiento, la precisión de posicionamiento de los actuadores de husillo de bolas tiende a ser superior a la de los actuadores accionados por correa. Debido a esto, los actuadores accionados por husillo de bolas se prefieren para aplicaciones que requieren altos grados de confiabilidad y repetibilidad durante períodos de tiempo prolongados. Los actuadores accionados por husillo de bolas son la opción preferida para altas demandas de aceleración y empuje, ya que la polea de transmisión por correa es vulnerable a deslizarse en el rotor bajo demandas tan repetidas.

En conclusión, los actuadores accionados por husillo de bolas son la mejor opción en aplicaciones donde se requieren altas fuerzas de carga y/o empuje, junto con un posicionamiento altamente preciso. Sin embargo, debido a su alta eficiencia y simplicidad, los actuadores accionados por correa siguen siendo la mejor opción para aplicaciones con cargas menores, especialmente donde se necesitan velocidades más altas. Los actuadores accionados por correa también pueden ser una solución rentable para aplicaciones de carrera larga. Aunque la tarea de seleccionar entre actuadores mecánicos accionados por correa y por husillo de bolas puede parecer desalentadora. A primera vista, las fortalezas y debilidades de cada diseño brindan opciones claras para cada aplicación única.