Aplicaciones comunes de las guías lineales de riel

Los rieles lineales son la base de muchas aplicaciones industriales, ya que proporcionan un guiado de baja fricción y alta rigidez para cargas que van desde unos pocos gramos hasta miles de kilogramos. Su variedad de tamaños, clases de precisión y precargas los hacen adecuados para prácticamente cualquier requisito de rendimiento.

Las razones para usar rieles lineales son numerosas, pero sus ventajas más obvias sobre otros tipos de guías son la capacidad de carga, la precisión de recorrido y la rigidez. Por ejemplo, las guías de eje redondo solo soportan cargas descendentes o de despegue, mientras que las guías de riel lineal soportan tanto cargas descendentes como de despegue y cargas de momento. A diferencia de las guías de rodillos cruzados, cuyo recorrido suele estar limitado a 1 metro o menos, los rieles lineales ofrecen recorridos muy largos. En comparación con las guías de cojinetes lisos, los rieles lineales ofrecen mayor rigidez y, a menudo, mejores características de carga/vida útil.

Las guías lineales también ofrecen una alta precisión de desplazamiento gracias al mecanizado preciso de uno o ambos bordes del raíl, que actúan como superficies de referencia. Además, con dos, cuatro o seis filas de elementos rodantes (bolas esféricas o rodillos cilíndricos), la rigidez es alta y la deflexión del soporte de rodamiento es mínima. Todas estas características se combinan para proporcionar un sistema de guía lineal ideal para aplicaciones que requieren alta precisión, alta rigidez y larga vida útil.

【Aplicaciones de carril único】

Dado que los rieles lineales cuentan con bolas (o rodillos) de soporte de carga a cada lado, pueden soportar cargas en voladizo, incluso con un solo riel. (En cambio, las guías lineales de eje redondo deben utilizarse en pares cuando hay cargas en voladizo). Gracias a esta característica, numerosas aplicaciones utilizan un solo riel lineal para ahorrar espacio o evitar problemas de desalineación entre otros componentes del sistema. A continuación, se presentan algunos ejemplos de aplicaciones que utilizan un solo riel lineal…

Actuadores lineales: Los rieles lineales suelen ser el mecanismo de guía predilecto para actuadores accionados por correas, tornillos o cilindros neumáticos, debido a su capacidad para soportar cargas de momento. También admiten velocidades de desplazamiento de hasta 5 m/s, lo cual es importante en sistemas accionados por correa o neumáticos.

Sistemas de transporte aéreo: Cuando las cargas se centran debajo del riel y el soporte de apoyo, como suele ocurrir con los sistemas de transporte aéreo, los rieles lineales son una buena opción para el guiado. Su alta capacidad de carga permite transportar cargas pesadas, y la rigidez del riel lineal contribuye a reforzar todo el sistema.

Robots de pórtico: La característica distintiva de un pórtico es que cuenta con dos ejes X (y, en ocasiones, dos Y y dos Z). Cada eje suele incorporar un único riel lineal y se acciona mediante un tornillo o un sistema de correa y polea. Con dos ejes trabajando en paralelo (X y X', por ejemplo), se obtienen excelentes capacidades de momento, incluso con cada eje con un solo riel lineal.

【Aplicaciones de doble carril】

Cuando existen cargas de momento elevadas, se pueden utilizar rieles lineales en pares, lo que permite convertir la carga de momento en fuerzas sobre los soportes de apoyo. En esta configuración, el mecanismo de accionamiento se puede montar entre los rieles lineales, lo que hace que el sistema sea muy compacto. Las aplicaciones de rieles lineales dobles incluyen:

Platinas lineales: Las platinas suelen ser sistemas de alta precisión, lo que significa que una alta precisión de recorrido y una mínima deflexión son fundamentales. Incluso si la carga está centrada en la platina con poca o ninguna carga de momento, se suelen utilizar rieles lineales dobles para maximizar la rigidez y la vida útil de los rodamientos.

Máquinas herramienta: Al igual que las plataformas, las máquinas herramienta requieren altos niveles de precisión y rigidez en el recorrido para garantizar la producción de piezas de alta calidad. El uso de dos rieles en paralelo, generalmente con dos bloques de apoyo por riel, minimiza la deflexión. Las máquinas herramienta también están sujetas a cargas muy elevadas, por lo que distribuir la carga entre cuatro bloques de apoyo ayuda a maximizar la vida útil de los rodamientos.

Robots cartesianos: Dado que los robots cartesianos suelen utilizar un solo sistema lineal por eje, es importante que cada eje pueda soportar cargas de momento elevadas. Por ello, la mayoría de los ejes de los robots cartesianos se construyen con actuadores lineales que incorporan dos guías lineales en paralelo.

Unidades de transporte robóticas: Los robots de seis ejes proporcionan un movimiento flexible para aplicaciones que requieren alcance y rotación en múltiples direcciones. Si el robot necesita trasladarse a otra estación o área de trabajo, los sistemas de doble riel pueden actuar como un "séptimo eje", transportándolo a una nueva ubicación. Una ventaja significativa de los rieles lineales en estas aplicaciones es la posibilidad de unir varios rieles para lograr recorridos muy largos, que a menudo superan los 15 metros.

Por supuesto, los rieles lineales no son la solución ideal para todas las aplicaciones. Por ejemplo, no suelen ser adecuados para aplicaciones en el sector de consumo, como guías de puertas y correderas para cajones, a menudo debido a su coste. Además, requieren superficies de montaje muy precisas, no solo para aprovechar su alta precisión de recorrido, sino también para evitar el atascamiento del soporte de rodamiento, lo que puede reducir su vida útil. Además, deben contar con soportes completos, a diferencia de los sistemas de ejes lineales, que solo pueden tener soporte en los extremos. Esto significa que el coste inicial de un riel lineal no solo suele ser mayor que el de un sistema de eje redondo o cojinete liso, sino que también lo es el coste de preparación y montaje.

Los rieles lineales también pueden percibirse como menos suaves o con muescas en sus propiedades de deslizamiento que otros tipos de rodamientos. Esto se debe al contacto que se produce entre las bolas (o rodillos) que soportan la carga y las pistas de rodadura. La precarga de un sistema de rieles lineales, que a menudo se realiza para aumentar la rigidez, puede exacerbar la sensación de muescas al mover el bloque de rodamiento a lo largo del riel. (Este efecto desaparece al aplicar carga al rodamiento, pero la percepción suele persistir).

Para aplicaciones que no requieren la capacidad de carga, la rigidez o la precisión de recorrido de un riel lineal, otras guías lineales (como sistemas de eje redondo, guías de cojinetes lisos o incluso guías de rodillos cruzados) pueden ser adecuadas y menos costosas.