Aplicaciones comunes de guías de rieles lineales

Los rieles lineales son la columna vertebral de muchas aplicaciones industriales y proporcionan guía de baja fricción y 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 utilizar rieles lineales son numerosas, pero sus beneficios más obvios sobre otros tipos de guías son la capacidad de carga, la precisión del recorrido y la rigidez. Por ejemplo, las guías de eje redondo pueden soportar solo cargas descendentes o de despegue, mientras que las guías de rieles lineales pueden soportar tanto cargas descendentes/de despegue como cargas de momento. Y a diferencia de las guías de rodillos cruzados, cuyo recorrido suele estar limitado a 1 metro o menos, los rieles lineales pueden proporcionar recorridos muy largos. En comparación con las guías de cojinete liso, los rieles lineales tienen mayor dureza y rigidez y, a menudo, tienen mejores características de carga/vida útil.

Las guías lineales también proporcionan un alto nivel de precisión de recorrido, gracias al mecanizado preciso de uno o ambos bordes del riel, que actúan como superficies de referencia. Y con dos, cuatro o seis filas de elementos rodantes (ya sean bolas esféricas o rodillos cilíndricos), la rigidez es alta y la deflexión del bloque de rodamiento es mínima. Todos estos atributos se combinan para proporcionar un sistema de guía lineal que se adapta perfectamente a aplicaciones que requieren alta precisión, alta rigidez y larga vida útil.

【Aplicaciones de riel único】

Debido a que los rieles lineales tienen bolas (o rodillos) que soportan la carga a cada lado del riel, pueden soportar cargas sobresalientes, incluso cuando se usa un solo riel. (Por el contrario, las guías lineales de eje redondo deben usarse en pares cuando hay cargas sobresalientes). Debido 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 muestran algunos ejemplos de aplicaciones que utilizan un único carril lineal...

Actuadores lineales: los rieles lineales suelen ser el mecanismo de guía elegido para los actuadores accionados con correas, tornillos o cilindros neumáticos, debido a su capacidad para soportar cargas de momento. También pueden soportar 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 están centradas debajo del riel y el bloque de soporte, como suele ser el caso con los sistemas de transporte aéreo, los rieles lineales son una buena opción como guía. Su alta capacidad de carga permite transportar cargas pesadas y la rigidez del carril lineal ayuda a endurecer todo el sistema.

Robots pórtico: la característica definitoria de un pórtico es que tiene dos ejes X (y a veces dos Y y dos Z). Los ejes individuales suelen incorporar un único carril lineal y son accionados por un tornillo o un sistema de correa y polea. Con dos ejes trabajando en paralelo (X y X', por ejemplo) se obtienen muy buenas capacidades de momento, incluso aunque cada eje tenga un solo carril lineal.

【Aplicaciones de doble riel】

Cuando hay cargas de momento elevadas, se pueden utilizar rieles lineales en pares, lo que permite que la carga de momento se resuelva en fuerzas sobre los bloques de soporte. En esta configuración, el mecanismo de accionamiento se puede montar entre los carriles lineales, lo que hace que el sistema general sea muy compacto. Las aplicaciones de rieles lineales duales incluyen:

Etapas lineales: las etapas suelen ser sistemas de muy alta precisión, lo que significa que una alta precisión de desplazamiento y una deflexión mínima son primordiales. Incluso si la carga está centrada en el escenario con poca o ninguna carga de momento, a menudo se utilizan rieles lineales dobles para garantizar que se maximicen la rigidez y la vida útil del rodamiento.

Máquinas herramienta: al igual que las etapas, las máquinas herramienta requieren niveles muy altos de precisión de recorrido y rigidez para garantizar que la herramienta produzca piezas de alta calidad. El uso de dos rieles en paralelo (generalmente con dos bloques de soporte por riel) garantiza que se minimice la deflexión. Las máquinas herramienta también experimentan cargas muy elevadas, por lo que distribuir la carga entre cuatro bloques de rodamientos ayuda a maximizar la vida útil de los rodamientos.

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

Unidades de transporte de robots: los robots de seis ejes proporcionan un movimiento flexible para aplicaciones que requieren alcance y rotación en muchas direcciones. Pero si el robot necesita trasladarse a otra estación o área de trabajo, los sistemas de doble carril pueden actuar como un "séptimo eje", transportando todo el robot a una nueva ubicación. Un beneficio significativo de los rieles lineales en estas aplicaciones es la capacidad de unir múltiples rieles para recorridos muy largos, que a menudo superan los 15 metros.

Por supuesto, los carriles lineales no son la solución perfecta para todas las aplicaciones. Por ejemplo, los rieles lineales generalmente no son adecuados para aplicaciones en el espacio del consumidor, como guías de puertas y correderas para cajones, a menudo debido al costo. Y los carriles lineales requieren superficies de montaje muy precisas, no sólo para aprovechar los beneficios de su alta precisión de desplazamiento, sino también para evitar que el bloque de rodamiento se atasque, lo que puede reducir su vida útil. También deben estar totalmente soportados, a diferencia de los sistemas de eje lineal, que sólo pueden estar soportados en los extremos. Esto significa que no sólo el costo inicial de un riel lineal suele ser mayor que el de un eje redondo o un sistema de cojinete liso, sino que el costo de preparación y montaje también es mayor.

Los rieles lineales también pueden percibirse como menos suaves o con “muescas” en sus propiedades de funcionamiento que otros tipos de rodamientos. Esto se debe al contacto que se produce entre las bolas (o rodillos) que transportan carga y las pistas de rodadura. La precarga de un sistema de rieles lineales, que a menudo se hace para aumentar la rigidez, puede exacerbar la sensación de "muescas" cuando el bloque de rodamiento se mueve a lo largo del riel. (Este efecto desaparece a medida que se aplica carga al rodamiento, pero la percepción a menudo permanece).

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