Comparativa de los sistemas de anillos y rieles

Los sistemas de anillo y riel con ruedas guía son más compactos y ofrecen una mejor precisión de posicionamiento y más opciones para las posiciones de transporte de carga que los 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 ahorrar valioso espacio. Esto implica que los materiales deben desplazarse por trayectorias curvilíneas cada vez más complejas. La mayoría de los sistemas de guía y actuadores disponibles comercialmente son de diseño lineal y no pueden manejar fácilmente trayectorias no lineales. Sin embargo, existen sistemas de guía y actuadores curvilíneos, como los sistemas de anillo y riel con ruedas guía, para estas situaciones.

Sistemas de anillos y rieles

En el núcleo de los sistemas de anillos y rieles con ruedas guía se encuentran las ruedas guía con cojinetes de ranura en V y las correderas con borde en V. Las ruedas y las correderas poseen superficies de deslizamiento con perfil en V complementario que permiten que los carros equipados con ruedas guía se desplacen suavemente a lo largo de las correderas, resistiendo el movimiento lateral o rotacional, incluso bajo cargas elevadas. Los carros pueden seguir trayectorias rectas o circulares mediante segmentos de corredera rectos y anulares, o trayectorias curvilíneas complejas mediante una combinación de ambos. En aplicaciones de movimiento rotatorio, es posible montar las ruedas de forma estática y girar las correderas anulares con respecto a ellas. Algunos sistemas de guía curvilíneos también pueden convertirse en sistemas accionados mediante la adición de componentes como articulaciones de carro, elementos de accionamiento y motores.

Las guías de anillo y las correderas rectas están disponibles en diversos perfiles para adaptarse a ruedas de diferentes tamaños y capacidades de carga. Las correderas rectas también se ofrecen en distintas longitudes, y las correderas de anillo con diversos radios de curvatura y ángulos de apertura. Algunas correderas de anillo están disponibles con centros huecos o macizos, también denominados discos de anillo. Otras opciones de correderas incluyen diferentes configuraciones en V y cremalleras integradas para el accionamiento mediante piñones.

Los sistemas de anillos y rieles con ruedas guía ofrecen una de las opciones más resistentes a la contaminación y la corrosión. Las ruedas guía suelen contener suficiente lubricación para garantizar su vida útil, cuentan con sellos permanentes que minimizan 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 diseños de guías y actuadores curvilíneos incluyen sistemas de transporte y coronas giratorias. Un sistema de cinta transportadora es el tipo más sencillo y suele constar de cintas anchas enrolladas alrededor de rodillos cilíndricos en un bastidor. Los motores hacen girar los rodillos, lo que provoca que las cintas transporten la carga útil que descansa sobre ellos. Si bien los sistemas de cinta transportadora más simples solo pueden mover cargas útiles 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 banda, con la diferencia de que la banda ancha se sustituye por una serie de rodillos muy juntos, montados en una estructura diseñada 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, de modo que la carga se mueva por gravedad o manualmente.

Los sistemas de carros aéreos constan de rieles curvilíneos instalados a gran altura, con carros con ruedas que transportan la carga debajo. Estos carros pueden moverse manualmente o mediante cadenas accionadas por motor que se desplazan a lo largo del riel. Los rodamientos de giro (también llamados cojinetes de plataforma giratoria) son esencialmente cojinetes de gran tamaño que utilizan numerosos elementos rodantes pequeños. Esto les permite mantener una alta capacidad de carga, a la vez que ofrecen diámetros interiores grandes y pistas de rodadura de perfil delgado. Los rodamientos de giro pueden incorporar cremalleras mecanizadas en sus pistas para una transmisión directa.

Comparativa de los sistemas de anillos y rieles

Los sistemas de anillos y rieles con ruedas guía ofrecen mayor precisión y exactitud de posicionamiento que los sistemas de transporte, una diferencia crucial en aplicaciones donde la carga es frágil o requiere una sujeción rígida y una posición precisa durante su desplazamiento por el sistema. Las ruedas de estos sistemas están diseñadas para ejercer una presión firme contra la corredera, 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 los sistemas de transporte, donde la carga útil se mantiene en los elementos móviles principalmente por la gravedad. Los sistemas de cintas y rodillos transportadores no ofrecen ninguna restricción 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 su constante transferencia de un rodillo o cinta a otro, y puede enredarse con los componentes del sistema si estos tienen formas incompatibles, lo que provoca flujos irregulares, colisiones y atascos. Los carros de los sistemas de transporte aéreo solo ofrecen la restricción horizontal suficiente para evitar que se salgan de la vía y, por lo general, utilizan eslabones no rígidos, como cadenas o ganchos, para transportar la carga útil, lo que les permite oscilar libremente y posiblemente chocar con otros objetos.

La dependencia de los sistemas de transporte en la gravedad para sujetar la carga útil limita las posibles posiciones de transporte y la capacidad de moverla verticalmente. Los sistemas de cintas y rodillos deben transportar la carga directamente sobre sus elementos móviles y no pueden hacerlo en pendientes pronunciadas. En los sistemas de carros aéreos, la carga debe colgar directamente debajo de los carros para mayor estabilidad y no se pueden mover en pendientes pronunciadas, ya que la carga colgante podría entrar en contacto con la vía o con la carga de los carros adyacentes. Sin embargo, en un sistema de anillo y riel con ruedas guía, la carga útil se puede montar de forma segura en cualquier posición con respecto al carro. Además, 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 anillos y rieles con ruedas guía pueden requerir menos espacio, estructura de soporte y mantenimiento que otros sistemas de transporte. Con los soportes adecuados, los carros pueden transportar cargas útiles 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 útil prevista. Los carros aéreos pueden transportar cargas útiles relativamente anchas, pero requieren estructuras de soporte robustas y de gran tamaño, ya que sus rieles deben estar elevados 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 convierte en los más difíciles y costosos de ensamblar y reconfigurar. Además, los sistemas de transporte son más difíciles de mantener limpios que los sistemas de anillos y rieles con ruedas guía, ya que sus componentes son más grandes, más numerosos y tienen formas complejas que acumulan residuos con mayor facilidad.

Los sistemas de corona giratoria son más adecuados que los sistemas de transporte para aplicaciones que solo requieren movimiento circular, ya que pueden ser más compactos, ligeros y estar disponibles en unidades individuales completamente ensambladas, lo que permite una integración más rápida. Además, ofrecen mayor precisión y suavidad, y pueden soportar cargas útiles, al igual que los sistemas basados ​​en ruedas guía, aunque presentan algunas desventajas en comparación con estos últimos.

Si bien los sistemas rotativos de orugas con ruedas guía y las coronas de giro pueden tener una facilidad de montaje similar, los primeros suelen ser más fáciles de reparar debido a la intercambiabilidad de sus componentes. Las coronas de giro generalmente se ensamblan completamente en fábrica debido a la precisión de ensamblaje y mecanizado que se requiere para un funcionamiento suave y exacto. Normalmente, es necesario reemplazar la corona completa si falla un solo componente, lo que dificulta su reparación en campo. Dado que las coronas de giro a veces constituyen la estructura de montaje principal para los componentes de la aplicación, su reemplazo puede requerir el reensamblaje de todos los elementos montados sobre ella.

En los sistemas rotativos con ruedas guía, solo es necesario reemplazar los componentes dañados, ya que su diseño de ajuste universal permite ensamblarlos y utilizarlos en cualquier sistema compatible, no solo en una unidad específica de ajuste adecuado, como las coronas de giro. En algunas aplicaciones, también es posible reemplazar los componentes dañados en sistemas de orugas con ruedas guía sin desmontar ningún otro componente.

Las coronas 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 máquinas pequeñas, pero rara en coronas 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. Es más probable que pequeños defectos de fabricación, la deformación de los componentes debido a cargas externas o superficies de montaje irregulares, o la expansión térmica desigual debido a grandes variaciones de temperatura entre los componentes, afecten la precarga en rodamientos grandes como las coronas de giro.

Las variaciones en la precarga pueden provocar holguras internas en los componentes, lo que reduce la rigidez del sistema, o una alta interferencia que dificulta la rotación y daña los componentes. El nivel de precarga de un anillo de giro 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 los sistemas rotativos con ruedas guía. Sin embargo, estos factores representan un problema menor, ya que la precarga se establece durante el montaje y se puede ajustar fácilmente a posteriori.

Los sistemas de correderas anulares con ruedas guía ofrecen una ventaja de tamaño significativa sobre las coronas giratorias en aplicaciones que requieren menos de 360° de recorrido. Las coronas giratorias deben ser completamente circulares para proporcionar circuitos de recorrido completos a 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 de la corredera anular solo necesita ser suficiente 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 guías o actuadores curvilíneos puede ser más complejo que el de sistemas lineales. Sin embargo, su instalación puede simplificar y optimizar el transporte y la manipulación de la carga. Los sistemas de anillo y riel con ruedas guía simplifican el proceso de diseño y ofrecen un rendimiento superior al de otros sistemas de guías y actuadores no lineales.