En física clásica, se definen cuatro tipos básicos de movimiento: lineal, rotatorio, alternativo y oscilatorio. Al aplicarse a dispositivos mecánicos, este comportamiento físico natural transforma el movimiento en fuerza. Esta fuerza o potencia se utiliza para generar algún tipo de movimiento de salida, que impulsa el equipo o la maquinaria. En automatización industrial, utilizamos una amplia variedad de equipos que emplean estos diferentes tipos de sistemas de movimiento, generalmente rotatorios o lineales, aunque a veces una combinación de ambos.

Movimiento lineal

El movimiento lineal es la forma más simple y fundamental de movimiento, caracterizada por la alteración de la posición en una sola dirección. Imagínese a una persona caminando, nadando o corriendo en línea recta, o un objeto mecánico como un vehículo desplazándose por una vía recta. Un sistema de movimiento lineal se basa en algún mecanismo que mueve una carga a lo largo de un solo eje. En neumática, las cargas se desplazan en línea recta mediante dispositivos como motores lineales, guías o actuadores lineales, o conjuntos de husillos de bolas. Este tipo de sistema de movimiento se encuentra comúnmente en aplicaciones como la manipulación de materiales, el mecanizado CNC, el embalaje, el paletizado y la robótica.

Tipos de accionamiento lineal

Diversas tecnologías de accionamiento emplean movimiento lineal, cada una con sus propias ventajas.

1. Motores linealesGeneran movimiento lineal directo. Pueden acelerar rápidamente a altas velocidades y no requieren conversión mecánica. Son ideales para aplicaciones de recogida y colocación.

2. Guías linealesLos sistemas como las guías de rodillos o de rieles proporcionan un movimiento lineal suave y con baja fricción. Se utilizan con frecuencia en automatización y máquinas herramienta para soportar cargas pesadas.

3. Husillos de bolasConvierten movimientos rotatorios en movimientos lineales. Son extremadamente precisos y eficientes, y se utilizan mucho en robótica y aplicaciones como las máquinas CNC.

4. Sistemas de cremallera y piñónProporcionan una gran capacidad de fuerza y ​​largas distancias de recorrido, utilizando engranajes dentados para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Este tipo de accionamiento se encuentra en sistemas de pórtico y maquinaria de gran tamaño.

Movimiento rotatorio

La forma más básica de movimiento rotatorio es la rueda, donde algo gira o rota en cualquier dirección alrededor de un eje central o punto de pivote. El movimiento puede ser autogenerado, como un tornado o la rotación de la Tierra, pero en los sistemas de automatización se crea mediante actuadores rotatorios, sistemas accionados por engranajes o mesas giratorias.

Un actuador rotatorio genera potencia en un radio que puede ser un ángulo parcial de un círculo o una revolución completa y continua. Entre las aplicaciones que utilizan sistemas de movimiento rotatorio se incluyen turbinas para generar energía a partir del viento, el agua o el vapor, husillos de máquinas herramienta, herramientas de perforación o rectificado, articulaciones de robots y mesas divisoras.

Tipos de accionamiento rotativo

Los dispositivos rotativos se clasifican según su fuente de energía, incluyendo manuales, eléctricos o basados ​​en fluidos (ya sean hidráulicos o neumáticos).

1. Accionamientos manualesSe crea movimiento rotatorio mediante un sistema de engranajes, normalmente una rueda accionada manualmente que transmite la energía rotacional a través de los engranajes al elemento actuador. El par mecánico reduce el esfuerzo necesario para mover una carga grande.

2. Accionamientos rotativos eléctricosSuelen funcionar con un motor que controla un sistema de engranajes. Generalmente son reversibles y pueden generar rotación angular u oscilación. Un controlador eléctrico regula la corriente de entrada al motor, lo que permite variar la aceleración y la velocidad.

3. Accionamientos rotativos hidráulicosSe utiliza aire comprimido o fluido para generar movimiento. Existen muchas maneras de hacerlo, incluyendo aquellas que emplean engranajes de cremallera y piñón, presión sobre una paleta o diafragma, o un sistema de pistón y acoplamiento giratorio llamado yugo escocés.

Sistemas de movimiento combinados

Las tareas más complejas crean un sistema a partir de una combinación de tipos de movimiento, generalmente lineal y rotatorio. Estos se encuentran en aplicaciones como operaciones de recogida y colocación y robótica, donde se utilizan en diferentes tipos de robots y algunos brazos robóticos. También se observan avances tecnológicos en soluciones para el control de movimiento multieje y la programación electrónica compleja.

Accionamientos de movimiento combinado

Para lograr un movimiento preciso con accionamientos combinados, las principales soluciones son engranajes, transmisiones por correa y husillos. Cada solución tiene sus propias ventajas y desventajas, como la repetibilidad, la velocidad de posicionamiento, la precisión y el coste.

1. EngranajesLos engranajes son dispositivos mecánicos que transmiten par mediante el acoplamiento de dientes. Los dientes del mecanismo de engranajes engranan con piezas dentadas compatibles en otro engranaje o transmisión para generar fuerza de rotación. Los engranajes suelen ser circulares, con una circunferencia dentada, pero también es posible colocar dientes en el diámetro interior de una rueda dentada. Estos diseños se utilizan habitualmente en aplicaciones donde el espacio y el peso son críticos, y ofrecen un alto grado de control de par y velocidad. Dos o más engranajes interconectados también pueden funcionar en secuencia como un tren de engranajes para transmitir movimiento de rotación, generalmente impulsado por un motor.

2. Transmisiones por correaSuelen consistir en una banda o correa flexible y circular que conecta un par de poleas. Son accionadas por un motor y su movimiento cíclico transmite potencia rotacional de un lugar a otro. Son muy útiles para aplicaciones que requieren recorrer largas distancias, ya que son más ligeras, silenciosas, económicas y eficientes que los engranajes. La aplicación más común de las transmisiones por correa es en sistemas de transporte y correas de distribución para motores.

3. Como un tornillo de bolas,Los husillos de bolas o tornillos de potencia convierten el movimiento rotatorio de un tornillo o tuerca en movimiento lineal. Utilizan un diseño de rosca helicoidal para transmitir el movimiento, por lo que también se les conoce como tornillos de traslación. Se presentan en una amplia variedad de tamaños y valores, lo que permite determinar la cantidad de movimiento que se proporciona en una revolución del tornillo. Esto los hace idóneos tanto para accionamientos que requieren alta precisión y velocidad, como el cabezal de un lector de discos, como para aquellos que requieren baja velocidad y alto par, como un tornillo de banco. Los husillos de bolas también son útiles en aplicaciones que requieren una alta transferencia de carga o un movimiento preciso, y se utilizan comúnmente en maquinaria de aficionados y robótica.

¿Qué tipo de movimiento deberías elegir?

El tipo de sistema de movimiento que utilice depende en gran medida de su aplicación y su entorno de trabajo. ¿De cuánto espacio dispone o qué distancia debe recorrer? Otros factores a considerar incluyen la precisión y la velocidad requeridas, así como la fuerza necesaria para realizar la tarea. La elección de sistemas de movimiento lineales, rotativos o combinados puede requerir cálculos complejos. Si tiene alguna duda o necesita ayuda, no dude en contactar con nuestros expertos en FUYU Motion.