Y ¿cómo se puede evitar ...

Los pórticos difieren de otros tipos de sistemas de eje múltiple (como robots cartesianos y tablas XY) mediante el uso de dos ejes base (x) en paralelo, con un eje perpendicular (y) que los conecta. Si bien esta disposición dual del eje X proporciona una huella amplia y estable y permite que los sistemas de pórtico entreguen una alta capacidad de carga, largos longitudes de viaje y buena rigidez, también puede conducir a un fenómeno comúnmente conocido como accesorio.

Cada vez que dos ejes lineales están montados y conectados en paralelo, existe el riesgo de que los ejes no viajen en perfecta sincronización. En otras palabras, durante el movimiento, uno de los ejes X puede "retrasarse" detrás de la otra, y el eje principal intentará atraer a su compañero rezagado. Cuando esto sucede, el eje de conexión (y) puede volverse sesgado, ya no es perpendicular a los dos ejes x. La condición en la que los ejes X e Y pierden la ortogonalidad se conoce como acumulación, y puede provocar unión a medida que el sistema se mueve en la dirección X, así como a fuerzas potencialmente dañinas en los ejes X e Y.

La acumulación de sistemas de pórtico puede ser causada por una variedad de factores de diseño y ensamblaje, pero uno de los factores más influyentes es el método de conducir los ejes X. Con dos ejes x en paralelo, los diseñadores tienen la opción de conducir cada eje x de forma independiente, o conducir un eje y tratar al otro como un "esclavo" o seguidor, eje.

En aplicaciones de baja velocidad con una distancia relativamente pequeña entre los dos ejes x (carrera corta del eje Y), puede ser aceptable conducir solo un eje x y permitir que el segundo eje x sea un seguidor, sin mecanismo de conducción. En este diseño, una preocupación clave es la rigidez de la conexión entre los ejes, en otras palabras, la rigidez del eje y.

Dado que el eje conducido está "tirando efectivamente" el eje no conducido, si la conexión entre ellos experimenta flexión, torsión u otro comportamiento no rígido, cualquier diferencia en la fricción o la carga entre los dos ejes X puede conducir inmediatamente a la estantería y la unión. Y cuanto más tiempo sea el eje y, menos rígido será. Esta es la razón por la cual la disposición del "seguidor conducido" generalmente se recomienda para aplicaciones donde la distancia entre los ejes X es inferior a un metro.

La solución de accionamiento más sofisticada es usar un motor separado en cada eje, con los motores sincronizados en una disposición de esclavo maestro a través del controlador. Sin embargo, en esta disposición, los errores de viaje de las unidades mecánicas deben coincidir perfectamente (o casi perfectamente), de lo contrario, la acumulación y la unión pueden ser causadas por ligeras desviaciones en la distancia que cada eje viaja por revolución del motor.

Para aplicaciones de pórtico de precisión de alta velocidad, los mecanismos de accionamiento de elección son típicamente tornillos de bola y unidades de estantería y piñones. Ambas tecnologías se pueden coincidir selectivamente para proporcionar un error lineal similar en cada eje, evitando parte de la apilamiento de errores que puede ocurrir en conjuntos de accionamiento inigualables. Debido a que los unidades de cinturón y cadena tienen errores de tono que son difíciles de igualar y compensar, estos generalmente no se recomiendan para los sistemas de pórtico cuando los ejes X son impulsados ​​de forma independiente. Por otro lado, los motores lineales son una excelente opción para los ejes paralelos en los sistemas de pórtico, ya que no tienen un error mecánico y pueden proporcionar largas longitudes de viaje y altas velocidades.

Otra solución, algo así como un compromiso entre las dos opciones descritas anteriormente, es usar un motor para conducir ambos ejes X. Esto se puede hacer conectando la salida del eje impulsado por el motor al entrada del segundo eje a través de un acoplamiento de distancia (también denominado eje de conexión). Esta configuración elimina el segundo motor (y la sincronización adjunta que se requeriría).

Sin embargo, la rigidez torsional del acoplamiento de distancia es importante. Si el par que se transfiere entre los ejes hace que el acoplamiento experimente "liquidación", aún puede ocurrir el estante y la unión. Esta configuración es a menudo una buena opción cuando la distancia entre los ejes X está entre uno y tres metros, con requisitos moderados de carga y velocidad.

Otro factor que puede causar estantería en los sistemas de pórtico es la falta de precisión de montaje y paralelismo entre los dos ejes X. Cada vez que dos guías lineales se montan y operan en paralelo, requieren una cierta tolerancia en el paralelismo, la planitud y la rectitud para evitar sobrecargar los cojinetes de una o ambas guías. En los sistemas de pórtico, donde los ejes X tienden a estar separados mucho (debido al viaje largo en el eje Y), el montaje y el paralelismo de los ejes X se vuelven aún más críticos, con errores angulares amplificados en largas distancias.

Las diferentes tecnologías de guía requieren diferentes niveles de precisión para el paralelismo, la planitud y la rectitud. En las aplicaciones de pórtico, la mejor tecnología de guía lineal para los ejes X paralelos es la que ofrece la mayor cantidad de "perdón" en errores de montaje y alineación, al tiempo que proporciona la capacidad de carga y la rigidez requeridas.

La recirculación de las guías de riel perfiladas de bola o rodillo generalmente proporcionan la mayor capacidad de carga y rigidez de todas las tecnologías de guía lineal, pero cuando se usan en una configuración paralela, requieren una altura de montaje muy precisa y tolerancia al paralelismo para evitar la unión. Algunos fabricantes ofrecen versiones "autoalineantes" de los rodamientos de bolas recirculantes que pueden compensar alguna desalineación, aunque se pueden reducir la rigidez y la capacidad de carga.

Por otro lado, las ruedas guías que funcionan en vías de precisión requieren menos precisión en el montaje y la alineación que las guías de ferrocarril perfilados. Incluso se pueden montar en superficies moderadamente inexactas sin causar problemas de ejecución como charlar y vincular, incluso cuando se usan dos pistas en paralelo.

Si bien la alineación se puede hacer con herramientas simples como indicadores de dial y cables, las largas longitudes involucradas en los sistemas de pórtico a menudo lo hacen poco práctico. Además, la alineación de múltiples ejes paralelos y perpendiculares aumenta la complejidad y el tiempo y el trabajo requerido exponencialmente.

Esta es la razón por la cual un interferómetro láser es a menudo la mejor herramienta para garantizar la rectitud, la planitud y la ortogonalidad entre los ejes de pórtico.