Aplicaciones comunes de las guías lineales

Los rieles lineales son fundamentales en numerosas aplicaciones industriales, ya que proporcionan una guía de baja fricción y una alta rigidez para cargas que pueden variar desde unos pocos gramos hasta miles de kilogramos. Su variedad de tamaños, clases de precisión y precargas hacen que los rieles lineales sean adecuados para prácticamente cualquier requisito de rendimiento.

Las razones para usar guías lineales son numerosas, pero sus ventajas más evidentes sobre otros tipos de guías son la capacidad de carga, la precisión de desplazamiento y la rigidez. Por ejemplo, las guías de eje redondo solo soportan cargas descendentes o de elevación, mientras que las guías lineales soportan tanto cargas descendentes/de elevación como momentos flectores. Además, a diferencia de las guías de rodillos cruzados, cuyo recorrido suele limitarse a 1 metro o menos, las guías lineales ofrecen recorridos muy largos. En comparación con las guías de cojinetes lisos, las guías lineales presentan mayor rigidez y, a menudo, mejores características de carga y vida útil.

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

【Aplicaciones de riel único】

Debido a que los rieles lineales cuentan con bolas (o rodillos) de soporte de carga a cada lado, pueden soportar cargas en voladizo, incluso cuando se utiliza un solo riel. (En cambio, las guías lineales de eje redondo deben usarse 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 con 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 preferido para actuadores accionados por correas, tornillos o cilindros neumáticos, debido a su capacidad para soportar cargas de momento. Además, permiten 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 bloque de apoyo, como suele ocurrir en los sistemas de transporte aéreo, los rieles lineales son una buena opción para la guía. Su alta capacidad de carga permite transportar cargas pesadas, y la rigidez del riel lineal contribuye a rigidizar todo el sistema.

Robots pórtico: La característica principal de un pórtico es que cuenta con dos ejes X (y a veces dos Y y dos Z). Cada eje suele incorporar un único riel lineal y se acciona mediante un sistema de husillo o de correa y polea. Al trabajar en paralelo con dos ejes (X y X', por ejemplo), se consiguen excelentes capacidades de momento, incluso con un solo riel lineal por eje.

【Aplicaciones de doble riel】

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

Etapas lineales: Las etapas suelen ser sistemas de muy alta precisión, lo que significa que la alta exactitud de desplazamiento y la mínima deflexión son primordiales. Incluso si la carga está centrada en la etapa con poca o ninguna carga de momento, a menudo se utilizan guías lineales dobles para garantizar que se maximice la rigidez y la vida útil de los rodamientos.

Máquinas herramienta: Al igual que las plataformas, las máquinas herramienta requieren una precisión y rigidez de desplazamiento muy elevadas 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. Además, las máquinas herramienta soportan cargas muy elevadas, por lo que distribuir la carga entre cuatro bloques de apoyo contribuye a maximizar la vida útil de los rodamientos.

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

Unidades de transporte para robots: Los robots de seis ejes ofrecen un movimiento flexible para aplicaciones que requieren alcance y rotación en múltiples direcciones. Si el robot necesita desplazarse a otra estación o área de trabajo, los sistemas de doble riel pueden funcionar como un séptimo eje, transportando el robot completo a una nueva ubicación. Una ventaja significativa de los rieles lineales en estas aplicaciones es la posibilidad de unir varios rieles para cubrir distancias de recorrido muy largas, 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 de consumo, como guías de puertas y correderas de cajones, a menudo debido a su coste. Además, requieren superficies de montaje muy precisas, no solo para aprovechar al máximo su alta precisión de recorrido, sino también para evitar el bloqueo del bloque de cojinetes, lo que puede reducir su vida útil. También deben estar completamente soportados, a diferencia de los sistemas de ejes lineales, que solo pueden tener soporte en los extremos. Esto significa que, además de que el coste inicial de un riel lineal suele ser mayor que el de un eje redondo o un sistema de cojinetes lisos, el coste de preparación y montaje también es superior.

Los rieles lineales también pueden percibirse como menos suaves, o con un deslizamiento más brusco, que otros tipos de rodamientos. Esto se debe al contacto entre las bolas (o rodillos) que soportan la carga y las pistas de rodadura. La precarga de un sistema de rieles lineales, que suele realizarse para aumentar la rigidez, puede acentuar la sensación de deslizamiento brusco al mover el bloque del 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 desplazamiento de un riel lineal, otras guías lineales, como los sistemas de eje redondo, las guías de cojinetes lisos o incluso las guías de rodillos cruzados, pueden ser adecuadas y menos costosas.