Cómo se comparan los sistemas de anillos y de rieles

Los sistemas de orugas y anillos basados ​​en 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 transportadores alternativos para aplicaciones curvilíneas.

En el esfuerzo continuo por reducir los costos de producción, una tendencia en las instalaciones de fabricación es agrupar las estaciones de trabajo de producción lo más cerca posible para minimizar el movimiento de materiales y conservar un valioso espacio. Hacer esto significa que los materiales tienen que moverse a lo largo de trayectorias curvilíneas cada vez más complejas. La mayoría de los sistemas de guía y actuador disponibles comercialmente son diseños lineales y no pueden manejar fácilmente trayectorias no lineales. Sin embargo, para tales situaciones están disponibles sistemas de guía y actuador curvilíneos, tales como sistemas de guía y anillo basados ​​en ruedas guía.

Sistemas de anillos y vías

En el corazón de los sistemas de rieles y anillos basados ​​en ruedas guía se encuentran las ruedas guía con cojinetes de ranura en V y las correderas de borde en V. Las ruedas y los toboganes tienen superficies de rodadura complementarias de perfil en V que permiten que los carros equipados con ruedas guía se desplacen suavemente a lo largo de los toboganes mientras resisten el movimiento lateral o rotacional, incluso bajo cargas elevadas aplicadas. Los vagones pueden seguir trayectorias rectas o circulares mediante el uso de segmentos deslizantes rectos y anulares, o trayectorias curvilíneas complejas mediante una combinación de segmentos deslizantes rectos y anulares. En aplicaciones de movimiento giratorio, es posible que las ruedas se monten estáticamente y los anillos deslizantes giren con respecto a ellas. Algunos sistemas de guía curvilínea también se pueden convertir en un sistema actuado con la adición de componentes como varillajes de carro, elementos impulsores y motores.

El anillo de rueda guía y las correderas rectas vienen en muchos tamaños de perfil para acomodar ruedas de diversos tamaños y capacidades de carga. Las guías rectas también están disponibles en diferentes longitudes y las guías anulares están disponibles con distintos radios de curvatura y tramos angulares. Algunas correderas anulares están disponibles con centros huecos o sólidos, también llamados discos anulares. Otras opciones de deslizamiento pueden incluir diferentes configuraciones en V y cremalleras integradas para accionamiento mediante engranajes de piñón.

Los diseños de sistemas de rieles y anillos basados ​​en ruedas guía los convierten en una de las opciones disponibles más resistentes a la contaminación y la corrosión. Las ruedas guía generalmente contienen suficiente lubricación para durar su vida útil esperada y tienen sellos permanentes para minimizar la pérdida de lubricación y la entrada de desechos. Los componentes del sistema tienen formas simples que no atrapan residuos y muchos están hechos de acero inoxidable para mayor resistencia a la corrosión.

Soluciones curvilíneas tradicionales

Las formas tradicionales de acomodar diseños de actuadores y guías curvilíneas incluyen sistemas transportadores y anillos giratorios. Un sistema de cinta transportadora es el tipo de transportador más simple y generalmente contiene correas anchas enrolladas alrededor de rodillos cilíndricos en un marco. Los motores hacen girar los rodillos, lo que hace que las correas transporten la carga útil que descansa sobre ellos. Si bien los sistemas de cinta transportadora más simples solo pueden mover cargas útiles en líneas rectas, se pueden crear trayectorias curvilíneas montando múltiples cintas transportadoras rectas en serie en ángulos desplazados a lo largo de la trayectoria deseada, o usando cintas con segmentos pivotantes interconectados, como las cintas transportadoras de equipaje en los aeropuertos.

Un sistema transportador de rodillos es similar a una versión de cinta, excepto que la cinta ancha se reemplaza por una serie de rodillos muy espaciados montados en un sistema de estructura configurado para seguir una trayectoria curvilínea específica. Los sistemas transportadores de rodillos pueden funcionar con motores acoplados directamente a los rodillos o mediante correas de transmisión intermedias, o sin motor, con la carga útil movida por gravedad o manualmente.

Los sistemas de carros aéreos consisten en sistemas de vías curvilíneas montados muy por encima del piso, con carros con ruedas que cuelgan su carga útil debajo. Los carros del sistema de carros aéreos se pueden mover manualmente o arrastrarse mediante cadenas motorizadas que corren a lo largo de la vía. Los anillos giratorios (también llamados rodamientos giratorios) son esencialmente rodamientos de máquinas grandes que utilizan grandes cantidades de pequeños elementos rodantes. Esto les permite mantener altas capacidades de carga al mismo tiempo que proporcionan diámetros internos grandes y pistas de perfil delgadas. Las coronas giratorias pueden tener cremalleras mecanizadas en sus pistas para una conducción directa.

Cómo se comparan los sistemas de anillos y de rieles

Los sistemas de orugas y anillos basados ​​en ruedas guía pueden ofrecer una mejor exactitud y precisión de posicionamiento que los sistemas transportadores, una diferencia que puede ser importante en aplicaciones donde la carga útil es frágil o debe mantenerse en una posición rígida y precisa para su procesamiento mientras se mueve a través del sistema. Las ruedas de los sistemas de orugas y anillos basados ​​en ruedas guía están diseñadas para estar precargadas firmemente contra el deslizamiento, evitando que el carro se desplace en cualquier dirección que no sea la trayectoria de desplazamiento prevista.

Este nivel de precisión de posicionamiento generalmente no es posible en los sistemas transportadores, donde la carga útil está limitada principalmente a los elementos móviles por la gravedad. Los sistemas transportadores de cinta y rodillos no proporcionan restricciones horizontales y pueden requerir rieles de guía 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 porque se transfiere constantemente de un rodillo o bucle de correa a otro, y puede enredarse con los componentes del sistema transportador si tienen formas incompatibles, provocando caudales irregulares, colisiones y atascos. Los vagones del sistema de trole aéreo solo tienen suficiente restricción horizontal para evitar caerse de la vía y generalmente usan enlaces no rígidos como cadenas o ganchos para transportar la carga útil, lo que les permite balancearse libremente y posiblemente golpear otros objetos.

La dependencia de los sistemas transportadores de la gravedad para restringir la carga útil también limita las posibles posiciones donde se puede transportar la carga útil y la capacidad de moverla verticalmente. Los sistemas transportadores de cintas y rodillos deben transportar su carga útil directamente sobre sus elementos móviles y no pueden subir o bajar pendientes pronunciadas. Los vagones del sistema de trole aéreo deben tener su carga útil colgando directamente debajo de ellos para mayor estabilidad y no pueden moverse hacia arriba o hacia abajo en secciones empinadas ya que la carga útil colgante puede hacer contacto con la vía o la carga útil de los vagones adyacentes. Sin embargo, en un sistema de carril y anillo basado en ruedas guía, la carga útil se puede montar de forma segura en cualquier posición con respecto al carro. La carga útil también se puede transportar en cualquier dirección, independientemente de la gravedad, ya que las ruedas del carro están firmemente apretadas contra las correderas y sólo permiten el movimiento a lo largo de la trayectoria prevista.

Los sistemas de rieles y anillos basados ​​en ruedas guía pueden requerir menos espacio, estructura de soporte y mantenimiento que otros sistemas transportadores. Con los accesorios de montaje adecuados, los carros pueden transportar una carga útil mucho más ancha que ellos mismos. Esto permite que estos sistemas y su estructura de soporte sean más compactos que los sistemas transportadores de cintas y rodillos, cuyos elementos rodantes deben ser más anchos que su carga útil prevista. Los carros elevados pueden transportar una carga útil relativamente amplia, pero requieren estructuras de soporte robustas y de tamaño considerable porque sus sistemas de rieles deben estar lo suficientemente elevados para que la carga útil suspendida sea accesible y esté libre de obstáculos a nivel del suelo. El tamaño relativamente grande de las estructuras de soporte para los sistemas transportadores también los convierte en los más difíciles y costosos de ensamblar y reconfigurar. Los sistemas transportadores también son más difíciles de mantener limpios que los sistemas de rieles y anillos basados ​​en ruedas guía, ya que sus componentes son más grandes, más numerosos y tienen formas complejas que atrapan los desechos más fácilmente.

Los anillos giratorios son más adecuados que los sistemas transportadores para aplicaciones que solo requieren movimiento circular porque pueden ser más compactos, livianos y están disponibles en unidades individuales completamente ensambladas que pueden ser más rápidas de incorporar a una aplicación. También ofrecen mayor precisión y suavidad, y pueden tener montada una carga útil, como los sistemas basados ​​en ruedas guía, pero aún tienen algunas desventajas en comparación con estos últimos.

Si bien los sistemas giratorios de orugas basados ​​en ruedas guía y los anillos giratorios pueden tener una facilidad de montaje similar, los primeros pueden ser más fáciles de mantener debido a que los componentes son intercambiables. Los anillos giratorios generalmente se ensamblan completamente en fábrica debido al ensamblaje y mecanizado precisos necesarios para un rendimiento suave y preciso. Por lo general, se debe reemplazar todo el anillo si falla incluso un componente, lo que dificulta su mantenimiento en el campo. Dado que los anillos giratorios son a veces la estructura de montaje principal para los componentes de la aplicación, el reemplazo de un anillo giratorio también puede requerir volver a ensamblar todo lo que está montado en él.

Para los sistemas giratorios basados ​​en ruedas guía, solo es necesario reemplazar los componentes dañados porque su diseño de ajuste común permite ensamblar y utilizar componentes individuales en cualquier sistema compatible, no solo en una unidad particular de ajuste adecuado y combinado, como los anillos giratorios. En algunas aplicaciones también es posible reemplazar componentes dañados en sistemas de orugas basados ​​en ruedas guía sin desmontar ningún otro componente.

Los anillos giratorios pueden ofrecer mayor rigidez y suavidad que los sistemas transportadores, pero generalmente no están precargados. La precarga de los elementos rodantes para una mayor rigidez y suavidad es común en los rodamientos de máquinas más pequeñas, pero poco común en los anillos giratorios, 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 los pequeños defectos de fabricación, la deformación de los componentes debido a cargas externas o superficies de montaje desiguales, o la expansión térmica desigual debido a grandes variaciones de temperatura entre los componentes afecten la precarga en rodamientos más grandes, como los anillos giratorios.

Los cambios de precarga pueden provocar una holgura interna de 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 giratorio depende de las dimensiones internas del componente y no se puede ajustar después del ensamblaje. Los factores externos, como las superficies de montaje desiguales y la expansión térmica, también pueden cambiar la precarga en los sistemas giratorios basados ​​en ruedas guía. Sin embargo, son un problema menor ya que la precarga se establece durante el ensamblaje en una aplicación y se puede ajustar fácilmente después.

Los anillos deslizantes basados ​​en ruedas guía pueden tener una ventaja de tamaño significativa sobre los anillos giratorios en aplicaciones que requieren menos de 360° de recorrido. Los anillos giratorios deben ser completamente circulares para proporcionar circuitos de desplazamiento completos para sus elementos rodantes, incluso si la aplicación requiere mucho menos de 360° de recorrido. En los sistemas giratorios basados ​​en ruedas guía, la longitud del arco del segmento de deslizamiento del anillo sólo necesita ser lo suficientemente larga para soportar todas las ruedas guía (que pueden ser tan solo tres) a lo largo de todo el arco de recorrido.

Diseñar sistemas de guías o actuadores curvilíneos puede resultar más difícil que diseñar sistemas lineales. Sin embargo, la instalación de dichos sistemas puede mejorar la simplicidad y eficiencia del transporte y la manipulación de la carga útil. Los sistemas de rieles y anillos basados ​​en ruedas guía pueden simplificar el proceso de diseño y superar a otros tipos de sistemas de actuadores y guías no lineales.