Comparativa entre sistemas de anillos y pistas

Los sistemas de cintas transportadoras con ruedas guía son más compactos y ofrecen una mayor precisión de posicionamiento y más opciones para la colocación de la carga que otros sistemas de transporte alternativos para aplicaciones curvilíneas.

En el afán constante por reducir los costos de producción, una tendencia en las plantas de fabricación es agrupar las estaciones de trabajo lo más cerca posible para minimizar el movimiento de materiales y conservar valioso espacio. Esto implica que los materiales deben desplazarse a lo largo de trayectorias curvilíneas cada vez más complejas. La mayoría de los sistemas de guía y actuador disponibles comercialmente son de diseño lineal y no pueden manejar fácilmente trayectorias no lineales. Sin embargo, existen sistemas de guía y actuador curvilíneos, como los sistemas de anillo y riel basados ​​en ruedas guía, para este tipo de situaciones.

Sistemas de anillos y vías

En el corazón de los sistemas de guías y guías de anillo se encuentran las guías con cojinetes de ranura en V y las guías de borde en V. Las ruedas y las guías tienen superficies de rodadura complementarias con perfil en V que permiten que los carros equipados con guías se desplacen suavemente a lo largo de las guías, resistiendo el movimiento lateral o rotacional, incluso bajo cargas elevadas. Los carros pueden seguir trayectorias rectas o circulares mediante el uso de segmentos rectos y de guías de anillo, o trayectorias curvilíneas complejas mediante una combinación de segmentos rectos y de guías de anillo. En aplicaciones de movimiento rotatorio, es posible montar las ruedas de forma estática y girar las guías de anillo con respecto a ellas. Algunos sistemas de guías curvilíneas también pueden convertirse en un sistema accionado mediante la adición de componentes como articulaciones de carro, elementos de accionamiento y motores.

Las guías de anillo y rectas para ruedas están disponibles en diversos perfiles para adaptarse a ruedas de distintos tamaños y capacidades de carga. Las guías rectas también se ofrecen en diferentes longitudes, mientras que las guías de anillo cuentan con diversos radios de curvatura y ángulos de apertura. Algunas guías de anillo están disponibles con centros huecos o macizos, también llamados discos de anillo. Otras opciones de guías incluyen diferentes configuraciones en V y cremalleras integradas para la actuación mediante piñones.

Los sistemas de guías de anillo y riel se encuentran entre las opciones más resistentes a la contaminación y la corrosión disponibles. Las guías suelen contener suficiente lubricación para cubrir su vida útil prevista y cuentan con sellos permanentes para minimizar la pérdida de lubricación y la entrada de residuos. Los componentes del sistema tienen formas sencillas que evitan la acumulación de residuos y muchos están fabricados en acero inoxidable para una mayor resistencia a la corrosión.

Soluciones curvilíneas tradicionales

Las formas tradicionales de adaptar los diseños de guías y actuadores curvilíneos incluyen sistemas de transporte y anillos giratorios. Un sistema de cinta transportadora es el tipo más simple y generalmente consta de cintas anchas enrolladas alrededor de rodillos cilíndricos en una estructura. Los motores hacen girar los rodillos, lo que provoca que las cintas transporten la carga que descansa sobre ellos. Si bien los sistemas de cinta transportadora más simples solo pueden mover cargas en línea recta, se pueden crear trayectorias curvilíneas montando varias cintas transportadoras rectas en serie con ángulos desfasados ​​a lo largo de la trayectoria deseada, o utilizando cintas con segmentos pivotantes interconectados, como las cintas transportadoras de equipaje en los aeropuertos.

Un sistema de transportador de rodillos es similar a uno de cinta, con la diferencia de que la cinta ancha se reemplaza por una serie de rodillos muy juntos montados en una estructura configurada para seguir una trayectoria curvilínea específica. Los sistemas de transportadores de rodillos pueden funcionar con motores acoplados directamente a los rodillos o mediante correas de transmisión intermedias, o bien sin motor, moviendo la carga por gravedad o manualmente.

Los sistemas de carros aéreos consisten en sistemas de rieles curvilíneos montados a gran altura sobre el suelo, con carros con ruedas que transportan la carga útil por debajo. Los carros de los sistemas de carros aéreos pueden moverse manualmente o ser arrastrados por cadenas motorizadas que recorren el riel. Los anillos de giro (también llamados cojinetes de plataforma giratoria) son esencialmente cojinetes de maquinaria de gran tamaño que utilizan una gran cantidad de pequeños elementos rodantes. Esto les permite mantener altas capacidades de carga a la vez que ofrecen diámetros interiores de gran diámetro y pistas de rodadura de perfil delgado. Los anillos de giro pueden tener cremalleras mecanizadas en sus pistas de rodadura para una transmisión directa.

Comparativa entre sistemas de anillos y pistas

Los sistemas de guías de anillo y riel ofrecen mayor precisión y exactitud de posicionamiento que los sistemas de transporte convencionales, una diferencia crucial en aplicaciones donde la carga es frágil o debe mantenerse rígidamente posicionada para su procesamiento durante el desplazamiento. Las ruedas de estos sistemas están diseñadas para precargarse firmemente contra la guía, impidiendo que el carro se desplace en cualquier dirección que no sea la prevista.

Este nivel de precisión de posicionamiento generalmente no es posible en sistemas de transporte, donde la carga útil está principalmente sujeta a los elementos móviles por la gravedad. Los sistemas de transporte de cinta y rodillos no ofrecen sujeción horizontal y pueden requerir guías laterales para evitar que la carga útil se caiga de los lados de los elementos móviles. La carga útil puede estar sujeta a vibraciones continuas debido a que se transfiere constantemente de un rodillo o bucle de cinta a otro, y puede enredarse con los componentes del sistema de transporte si tienen formas incompatibles, lo que provoca caudales irregulares, colisiones y atascos. Los carros de los sistemas de carros aéreos solo tienen la sujeción horizontal suficiente para evitar que se salgan de la vía y generalmente utilizan enlaces no rígidos, como cadenas o ganchos, para transportar la carga útil, lo que les permite oscilar libremente y posiblemente golpear otros objetos.

La dependencia de los sistemas de transporte de la gravedad para limitar la carga también restringe las posibles posiciones de transporte y la capacidad de moverla verticalmente. Los sistemas de cintas transportadoras y rodillos deben transportar la carga directamente sobre sus elementos móviles y no pueden subir ni bajar pendientes pronunciadas. Los carros de los sistemas de carros aéreos deben tener la carga colgando directamente debajo para mayor estabilidad y no pueden subir ni bajar por secciones empinadas, ya que la carga colgante puede entrar en contacto con la vía o con la carga de los carros adyacentes. Sin embargo, en un sistema de rieles y anillos con ruedas guía, la carga se puede montar de forma segura en cualquier posición con respecto al carro. Además, la carga se puede transportar en cualquier dirección, independientemente de la gravedad, ya que las ruedas del carro están firmemente sujetas a las guías y solo permiten el movimiento a lo largo de la trayectoria designada.

Los sistemas de cintas transportadoras con guías de anillo y riel pueden requerir menos espacio, estructura de soporte y mantenimiento que otros sistemas de transporte. Con los accesorios de montaje adecuados, los carros pueden transportar cargas mucho más anchas que ellos mismos. Esto permite que estos sistemas y su estructura de soporte sean más compactos que los sistemas de cintas y rodillos, cuyos elementos rodantes deben ser más anchos que la carga prevista. Los carros aéreos pueden transportar cargas relativamente anchas, pero requieren estructuras de soporte grandes y robustas, ya que sus sistemas de rieles deben elevarse lo suficiente para que la carga suspendida sea accesible y esté libre de obstáculos a nivel del suelo. El tamaño relativamente grande de las estructuras de soporte para los sistemas de transporte también los hace más difíciles y costosos de ensamblar y reconfigurar. Los sistemas de transporte también son más difíciles de limpiar que los sistemas de cintas transportadoras con guías de anillo y riel, ya que sus componentes son más grandes, más numerosos y tienen formas complejas que atrapan residuos con mayor facilidad.

Las coronas giratorias son más adecuadas que los sistemas de transporte para aplicaciones que requieren únicamente movimiento circular, ya que pueden ser más compactas, ligeras y están disponibles en unidades individuales completamente ensambladas que se integran más rápidamente en la aplicación. Además, ofrecen mayor precisión y suavidad, y pueden soportar carga útil, al igual que los sistemas basados ​​en ruedas guía, aunque aún presentan algunas desventajas en comparación con estos últimos.

Si bien los sistemas de rotación de orugas con ruedas guía y los anillos de giro pueden tener una facilidad de montaje similar, los primeros suelen ser más fáciles de reparar debido a que sus componentes son intercambiables. Los anillos de giro generalmente se ensamblan completamente en fábrica debido al montaje y mecanizado precisos que se requieren para un funcionamiento suave y exacto. Por lo general, es necesario reemplazar el anillo completo si falla incluso un solo componente, lo que dificulta su mantenimiento en campo. Dado que los anillos de giro a veces constituyen la estructura de montaje principal para los componentes de la aplicación, el reemplazo de un anillo de giro también puede requerir el reensamblaje de todos los componentes montados en él.

En los sistemas rotativos con ruedas guía, solo es necesario reemplazar los componentes dañados, ya que su diseño de ajuste común permite ensamblar y utilizar componentes individuales en cualquier sistema compatible, y no solo en una unidad específica con un ajuste preciso, como en el caso de los anillos de giro. En algunas aplicaciones, también es posible reemplazar los componentes dañados en sistemas de orugas con ruedas guía sin desmontar ningún otro componente.

Los anillos de giro ofrecen mayor rigidez y suavidad que los sistemas de transporte, pero generalmente no se precargan. La precarga de los elementos rodantes para mejorar la rigidez y la suavidad es común en rodamientos de maquinaria pequeña, pero rara en anillos de giro, ya que los componentes grandes son más difíciles de mecanizar con precisión y su forma y ajuste se ven más afectados por factores externos. Pequeños defectos de fabricación, deformaciones de los componentes debido a cargas externas o superficies de montaje irregulares, o dilatación térmica desigual debido a grandes variaciones de temperatura entre los componentes, tienen más probabilidades de afectar la precarga en rodamientos grandes como los anillos de giro.

Las variaciones en la precarga pueden provocar holgura entre los componentes internos, lo que reduce la rigidez del sistema, o interferencias importantes que dificultan la rotación y dañan los componentes. El nivel de precarga de una corona giratoria depende de las dimensiones internas de los componentes y no se puede ajustar después del montaje. Factores externos como superficies de montaje irregulares y la dilatación térmica también pueden modificar la precarga en sistemas rotativos con ruedas guía. Sin embargo, estos factores suelen ser menos problemáticos, ya que la precarga se establece durante el montaje y se puede ajustar fácilmente después.

Los sistemas de deslizamiento anular con ruedas guía ofrecen una ventaja de tamaño significativa sobre los anillos giratorios en aplicaciones que requieren un recorrido inferior a 360°. Los anillos giratorios deben ser completamente circulares para proporcionar circuitos de recorrido completos para sus elementos rodantes, incluso si la aplicación requiere un recorrido muy inferior a 360°. En los sistemas rotativos con ruedas guía, la longitud del arco del segmento del deslizamiento anular solo necesita ser lo suficientemente larga como para soportar todas las ruedas guía (que pueden ser tan solo tres) a lo largo de todo el arco de recorrido.

El diseño de sistemas de guía o actuadores curvilíneos puede ser más complejo que el de sistemas lineales. Sin embargo, la instalación de dichos sistemas puede mejorar la simplicidad y la eficiencia en el transporte y la manipulación de la carga útil. Los sistemas de guía de anillo y riel basados ​​en ruedas simplifican el proceso de diseño y ofrecen un rendimiento superior al de otros tipos de sistemas de guía y actuadores no lineales.