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¿Puede un actuador lineal proporcionar la rigidez y la precisión de una etapa lineal?

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Los actuadores lineales en forma de U están construidos con una base de acero extruido

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Aunque no hay normas de la industria que definan los actuadores lineales y las etapas lineales, la terminología generalmente aceptada indica que un actuador lineal se construye típicamente con una extrusión o base de aluminio, mientras que una etapa lineal se construye típicamente sobre una base plana y mecanizada de acero o granito. Esta distinción implica que los actuadores lineales pueden proporcionar carreras más largas y utilizar diversos mecanismos de accionamiento (correa, tornillo, cremallera y piñón), mientras que las etapas generalmente tienen una mayor rigidez y utilizan guías lineales de alta precisión y mecanismos de accionamiento (típicamente un tornillo de bolas o un motor lineal) para obtener excelentes precisiones de desplazamiento y posicionamiento.

Pero un diseño de actuador - el actuador lineal en forma de U - desafía estas especificaciones, utilizando una base de acero extruido para proporcionar rigidez y especificaciones de precisión de desplazamiento que rivalizan con algunas etapas lineales.

El uso de un perfil de acero (en lugar de aluminio) hace que el diseño en forma de U sea extremadamente rígido y permite a los fabricantes ofrecer un actuador lineal con las altas precisiones de desplazamiento y posicionamiento que se encuentran típicamente en las etapas lineales más precisas -y más caras-. La base de acero también puede mecanizarse para proporcionar un borde de referencia, para una alineación precisa con otros componentes de la máquina, o con otros actuadores en un sistema de varios ejes. Y con una rigidez muy alta, el actuador lineal en forma de U es mucho más adecuado que otros diseños para aplicaciones en las que el actuador se apoya sólo en un extremo, como los sistemas cartesianos de 2 y 3 ejes.

En el diseño del actuador en forma de U, el sistema de guía lineal está integrado - no hay carril de guía. En su lugar, los canales que normalmente se encontrarían en el carril guía están rectificados en el interior de la base. El carro, o mesa, es análogo a un bloque de cojinetes lineales girado al revés, con las bolas montadas en el exterior. Esto deja la parte central del carro disponible para acomodar la tuerca del husillo de bolas. Este principio de construcción hace que todo el actuador sea extremadamente compacto, con una relación ancho/alto de aproximadamente 2:1. Por ejemplo, un actuador en forma de U con una anchura de 60 mm sólo tiene 33 mm de altura. Las secciones transversales más comunes (ancho x alto) son 40 x 20 mm, 50 x 26 mm, 60 x 33 mm y 86 x 46 mm, aunque también se ofrecen otros tamaños.

A pesar de sus dimensiones compactas, los actuadores lineales en forma de U tienen muy buenas capacidades de carga y de momento. Esto se debe a que los caminos de rodadura están relativamente separados, por lo que la geometría del carro es similar a la de un bloque de cojinetes mucho más grande que el actuador podría acomodar en su forma estándar.

Originalmente desarrollados para aplicaciones de alta precisión como la manipulación de obleas de semiconductores y la dispensación de diagnósticos médicos -para los que las limitaciones de espacio no permiten una etapa lineal típica-, los actuadores lineales en forma de U se utilizan ahora en una amplia variedad de industrias y aplicaciones. Estos incluyen la soldadura por plasma, el ensamblaje automatizado y la inspección óptica.

Uno de los factores que impulsan la adopción generalizada de los actuadores en forma de U es que son el único diseño de actuador lineal con intercambiabilidad dimensional entre fabricantes. Sin embargo, es importante señalar que, debido a los diferentes diseños de las guías y los husillos de bolas, las especificaciones técnicas (como la capacidad de carga, la velocidad o la rigidez) pueden variar entre los fabricantes y las líneas de productos, incluso en el caso de productos con el mismo tamaño de sección transversal y dimensiones de montaje.