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#Tendencias de productos
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Cinco cosas a considerar cuando se elige un actuador lineal
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Longitud de la carrera, velocidad, precisión, montaje, mantenimiento.
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Estás trabajando en una aplicación que requiere un movimiento lineal - tal vez sea un sistema de montaje de "pick and place", una línea de empaquetado, o un pórtico para la transferencia de material - pero diseñar tu propio actuador desde cero, buscar las diversas piezas, montar y alinear los componentes, e implementar un sistema de mantenimiento no es un uso efectivo de tu tiempo. Empiezas a buscar actuadores lineales prediseñados y preensamblados, pero hay tantas opciones en cuanto a tipo, tamaño y principio de funcionamiento que es difícil saber por dónde empezar en tu selección.
El primer paso para reducir el campo es elegir el mejor mecanismo de accionamiento para su aplicación. La mayoría de los fabricantes ofrecen al menos dos opciones de accionamiento, siendo la más común la correa dentada y el husillo de bolas, mientras que los accionamientos de motor neumático y lineal sirven para aplicaciones de nicho. A continuación se presentan cinco factores que le ayudarán a orientar su elección entre los dos tipos de accionamientos más comunes: correa dentada y husillo de bolas.
1. Longitud de la carrera
La distancia que el actuador necesita para moverse en una dirección, conocida como longitud de carrera, es el primer requisito a considerar al elegir entre el accionamiento por husillo de bolas o por correa. Los actuadores de husillo de bolas se encuentran comúnmente en longitudes de 1000 mm o menos, aunque los husillos de bolas de mayor diámetro pueden utilizarse en longitudes de hasta 3000 mm. Este límite se rige por la velocidad crítica del tornillo. A medida que la longitud del tornillo aumenta, su velocidad crítica, o la velocidad a la que el tornillo comienza a encontrar vibraciones de flexión, disminuye. En pocas palabras, a medida que un tornillo se alarga y gira más rápido, comienza a "azotar" como una cuerda de salto.
En el caso de los actuadores con transmisión por correa dentada, la capacidad de tensar la correa limita la longitud máxima. Al utilizar correas de mayor anchura (más área de contacto) y mayor paso de los dientes, los actuadores de correa dentada se encuentran comúnmente en aplicaciones que requieren una longitud de carrera de 10 a 12 metros.
2. Velocidad
El segundo factor crítico en la elección de un actuador es la velocidad. La velocidad máxima para la mayoría de los actuadores de correa es de 5 m/s. Este límite está influenciado por el sistema de guía, que suele emplear rodamientos de recirculación. Para aplicaciones que requieren velocidades más altas, hasta 10 m/s, un actuador de correa puede utilizarse junto con ruedas precargadas o rodillos de leva en lugar de rodamientos recirculantes.
Como se mencionó anteriormente, en un actuador de husillo de bolas, a medida que la longitud aumenta, la velocidad crítica disminuye. En general, los actuadores de husillo de bolas pueden alcanzar velocidades de hasta 1,5 m/s con longitudes de carrera inferiores a 1 metro. Los soportes de los husillos de bolas pueden proporcionar una rigidez adicional al reducir la longitud no soportada del husillo, lo que permite al actuador alcanzar velocidades más altas y longitudes más largas. Al considerar los soportes de los husillos de bolas, consulte al fabricante para que le ayude a realizar los cálculos de velocidad y longitud necesarios.
3. Precisión
Por precisión se entiende en términos generales la exactitud del desplazamiento (dónde el carro o la silla se encuentra en el espacio durante el movimiento), la precisión de posicionamiento (cuán cerca del actuador alcanza la posición deseada) o la repetibilidad (cuán cerca del actuador alcanza la misma posición con cada golpe). Si bien la precisión del desplazamiento está muy influida por la estructura, la base y el montaje del actuador, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad son funciones primordiales del mecanismo de accionamiento.
Los husillos de bolas, sobre todo si están precargados, tienen una mejor precisión de posicionamiento que las correas debido a su rigidez. Sin embargo, la "inexactitud" en el posicionamiento puede medirse y compensarse en el sistema de control del actuador. Por este motivo, la repetibilidad (la capacidad de alcanzar la misma posición con cada golpe) suele ser el factor más importante en las aplicaciones de alta precisión. Para una alta repetibilidad, la rigidez del mecanismo de accionamiento es crítica, lo que hace que un conjunto de husillo y tuerca de bolas precargado sea la mejor opción.
4. Montaje
En algunos casos, la dirección en la que se monta el actuador dictará qué mecanismo de accionamiento es el mejor. Tanto los accionamientos de correa como los de husillo de bolas son adecuados para orientaciones de montaje horizontales e inclinadas, pero las aplicaciones que requieren un montaje vertical necesitan una evaluación más cuidadosa.
Aunque todo sistema que mueva una carga verticalmente necesita mecanismos de seguridad incorporados, los accionamientos de husillo de bolas suelen considerarse más seguros que los accionamientos de correa para transportar cargas verticales. Esto se debe a que los husillos de bolas, dependiendo de la carga, el plomo del husillo y la fricción en el sistema, son reacios a retroceder el accionamiento, o a la "caída libre" si hay un fallo en el freno o un daño catastrófico en el sistema. Cuando se requiere un actuador de transmisión por correa en una aplicación vertical, se debe considerar seriamente un freno externo o un contrapeso.
5. Mantenimiento
La causa principal de los fallos en los actuadores lineales es la falta de lubricación. Tanto los actuadores de husillo de bolas como los de correa requieren que el sistema de guía sea lubricado periódicamente, pero los husillos de bolas introducen otro componente que debe ser controlado para una lubricación adecuada. Algunos fabricantes han abordado este problema proporcionando sistemas que están lubricados de por vida (definiéndose la vida útil como una distancia de recorrido o un número de revoluciones establecidos, con una carga, una velocidad y un entorno determinados), pero muchas aplicaciones quedan fuera de estos parámetros especificados y requerirán lubricación en algún momento durante su vida útil prevista.
Aunque los actuadores accionados por correa tienen el beneficio de tener menos componentes que mantener, cuando el entorno contiene polvo o virutas, busque un diseño de actuador que minimice el potencial de contaminación para entrar en las carcasas de las poleas. Esto asegurará una mayor vida útil de los rodamientos de la polea y reducirá el desgaste de la propia correa.
Tanto las transmisiones por correa como las de husillo de bolas tienen ventajas de rendimiento. Al hacer una selección inicial, recuerde que las transmisiones por correa son típicamente la mejor opción para largos recorridos y altas velocidades, mientras que las transmisiones por husillo de bolas son mejores para aplicaciones que requieren alta repetibilidad o montaje vertical. En algunas aplicaciones, cualquiera de los dos mecanismos de accionamiento cumplirá con los criterios descritos anteriormente. En estos casos, el fabricante puede guiarle en la elección del actuador adecuado basándose en factores más avanzados, como la aceleración, el tiempo de asentamiento o las condiciones ambientales.