Aplicaciones comunes de las guías lineales

Las guías lineales son fundamentales en numerosas aplicaciones industriales, ya que proporcionan una guía de baja fricción y una alta rigidez para cargas que van desde unos pocos gramos hasta miles de kilogramos. Su variedad de tamaños, clases de precisión y precargas las hacen idóneas 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. A diferencia de las guías de rodillos cruzados, cuyo recorrido suele estar limitado a 1 metro o menos, las guías lineales ofrecen recorridos mucho más largos. En comparación con las guías de cojinetes lisos, las guías lineales presentan 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 riel, que actúan como superficies de referencia. Además, con dos, cuatro o seis filas de elementos rodantes —ya sean bolas esféricas o rodillos cilíndricos— se logra una gran rigidez y una mínima deflexión del bloque de rodamientos. Todas estas características se combinan para ofrecer un sistema de guía lineal ideal para aplicaciones que requieren alta precisión, gran rigidez y larga vida útil.

【Aplicaciones de un solo riel】

Dado que las guías lineales cuentan con bolas (o rodillos) de soporte de carga a cada lado, pueden soportar cargas en voladizo, incluso con una sola guía. (En cambio, las guías lineales de eje redondo deben usarse por pares cuando hay cargas en voladizo). Gracias a esta característica, numerosas aplicaciones utilizan una sola guía lineal para ahorrar espacio o evitar problemas de desalineación con otros componentes del sistema. A continuación, se presentan algunos ejemplos de aplicaciones que utilizan una sola guía 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 momentos flectores. 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 su guiado. Su alta capacidad de carga permite transportar cargas pesadas, y la rigidez del riel lineal contribuye a estabilizar todo el sistema.

Robots pórtico: La característica principal de un pórtico es que posee dos ejes X (y a veces dos ejes Y y dos ejes Z). Cada eje suele incorporar una guía lineal y se acciona mediante un tornillo sin fin o un sistema de poleas y correas. Con dos ejes trabajando en paralelo (X y X', por ejemplo), se consiguen excelentes capacidades de momento, incluso aunque cada eje cuente con una sola guía lineal.

【Aplicaciones de doble riel】

Cuando se presentan momentos flectores elevados, se pueden usar guías lineales por pares, lo que permite descomponer el momento flector en fuerzas sobre los soportes. En esta configuración, el mecanismo de accionamiento se puede montar entre las guías lineales, lo que hace que el sistema sea muy compacto. Las aplicaciones de guías lineales dobles incluyen:

Etapas lineales: Las etapas suelen ser sistemas de muy alta precisión, por lo que una alta exactitud de desplazamiento y una mínima deflexión son fundamentales. 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 la máxima rigidez y vida útil de los rodamientos.

Las máquinas herramienta, al igual que las plataformas de mecanizado, requieren una gran precisión de desplazamiento y rigidez para garantizar la producción de piezas de alta calidad. El uso de dos guías paralelas, generalmente con dos soportes por guía, minimiza la deflexión. Dado que las máquinas herramienta también soportan cargas muy elevadas, distribuir la carga entre cuatro soportes contribuye a maximizar la vida útil de estos.

Robots cartesianos: Dado que los robots cartesianos suelen utilizar un solo sistema lineal por eje, es fundamental que cada eje pueda soportar grandes momentos flectores. 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 robótico: 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 actuar como un «séptimo eje», transportando el robot completo a la nueva ubicación. Una ventaja significativa de los rieles lineales en estas aplicaciones es la posibilidad de unir varios rieles para lograr distancias de desplazamiento muy largas, que a menudo superan los 15 metros.

Por supuesto, las guías lineales no son la solución perfecta para todas las aplicaciones. Por ejemplo, no suelen ser adecuadas para aplicaciones en el sector de consumo, como guías para 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 bloqueo del bloque de cojinetes, lo que puede reducir su vida útil. También deben estar totalmente soportadas, 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 una guía 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 funcionamiento más irregular 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 esta sensación de irregularidad al desplazar el bloque de rodamientos 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 sistemas de ejes redondos, guías de cojinetes lisos o incluso guías de rodillos cruzados, pueden ser adecuadas y menos costosas.