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#Tendencias de productos
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Reglas de alineación de actuadores y guías en sistemas de movimiento lineal
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Paralelismo y perpendicularidad, Paralelismo y perpendicularidad de elementos unidos.
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Seguir unas sencillas pautas para diseñar sistemas de movimiento lineal puede mejorar el rendimiento del sistema y la vida útil del actuador.
Muchas máquinas automatizadas se basan en componentes de guiado lineal, como raíles perfilados, raíles redondos u otras estructuras de rodamiento o deslizamiento, para guiar y soportar los elementos móviles del equipo. Además, muchas veces estos elementos móviles son accionados por algún tipo de dispositivo actuador lineal.
Uno de los problemas más comunes en los sistemas lineales de cualquier tipo es la desalineación. La desalineación puede dar lugar a una serie de problemas, como resultados de movimiento lineal incoherentes, reducción de la vida útil del sistema de rodamientos lineales, desgaste prematuro o fallo del sistema de actuadores, y movimiento errático, como variación de la velocidad o bamboleo.
Sin embargo, hay algunas formas comunes de mejorar el rendimiento general del sistema optimizando la alineación de la guía lineal y el actuador.
Actuadores y guías
Aunque hay varias formas de impartir movimiento a un elemento guiado de la máquina, algunas de las más comunes se dividen en dos categorías. La primera es la de los actuadores de varilla. Los actuadores de varilla pueden funcionar con fluidos, como los hidráulicos o los neumáticos, o con electricidad, como los tornillos de cabeza o los husillos de bolas.
La segunda es la de los actuadores sin varilla. Estos también pueden ser accionados por fluidos o eléctricos a través de un husillo, un tornillo de bolas, una correa o un motor lineal. Ambos estilos de actuadores tienen aplicación en sistemas guiados. Sin embargo, cada uno de ellos presenta sutiles diferencias en cuanto a la forma de emplearlos para maximizar el rendimiento y la vida útil del sistema.
Los propios elementos de guiado, ya sean raíles perfilados, raíles redondos u otros sistemas de rodadura o deslizamiento, deben dimensionarse y seleccionarse adecuadamente durante la fase de diseño e instalarse siguiendo las recomendaciones del fabricante, prestando especial atención al proceso de alineación. De este modo se garantiza que el rendimiento del sistema de guiado seleccionado se maximiza para la aplicación concreta.
Importancia de los elementos de conformidad
Los actuadores de tipo vástago, que se caracterizan por el hecho de que el vástago del pistón o la varilla del actuador se extienden y se retraen con cada ciclo, suelen ofrecer varias opciones de montaje. La mayoría de los proveedores de actuadores de vástago suelen ofrecer opciones de montaje como orificios perforados y roscados en el dispositivo, pies de montaje, juntas de vástago esférico, acopladores de alineación, horquillas o troncos. Cuando se emplee un mecanismo guiado, asegúrese de que cada subsistema, actuador y conjunto de guía sea capaz de realizar un movimiento suave y sin obstáculos. Los sistemas que intentan acoplar rígidamente el elemento motriz al elemento conducido pueden mostrar un rendimiento inconsistente, ya que estos dos elementos intentan moverse en planos separados con uno o ambos subsistemas cargados más allá de su capacidad.
Un actuador de tipo varilla en un sistema de este tipo se emplea mejor con algún miembro de conformidad entre el miembro de accionamiento (actuador) y el conducido (sistema de guía). Por ejemplo, un extremo de varilla esférica montado en la varilla del actuador permite que el punto de montaje gire alrededor de la junta esférica. Este tipo de conexión en la guía se utiliza mejor junto con un trunion o una horquilla en el extremo opuesto del actuador donde se une al elemento del bastidor de la maquinaria. Este esquema de montaje permite la conformidad en la conexión sin añadir una tensión indebida al accionamiento (actuador) o al sistema de guía.
Los actuadores sin vástago, que se caracterizan por tener una carrera contenida en su longitud total, también pueden contener un sistema de guía integrado en el actuador. Los actuadores sin vástago, cuando se utilizan junto con un sistema de guía separado, también necesitarán incluir un miembro de conformidad en la conexión entre los miembros de accionamiento y de conducción. La mayoría de los proveedores de actuadores ofrecen una variedad de soportes destinados a este tipo de instalación, como los soportes flotantes.
Los actuadores sin vástago que incluyen un sistema de guía pueden realizar la tarea de guiar y sostener el equipo ocupando el lugar de un sistema de guía independiente. Esta característica puede ser particularmente útil y muchas veces ahorra tiempo y dinero al constructor de maquinaria en el proceso. Los actuadores sin vástago con guías integrales pueden incorporarse a la maquinaria en combinaciones para satisfacer una amplia variedad de necesidades de movimiento. Las configuraciones multieje, como x-y o x-y-z, junto con las configuraciones de pórtico, son posibles con el dimensionamiento adecuado. En la instalación de actuadores sin vástago con guías integrales, la alineación es igualmente importante.
Paralelismo y perpendicularidad de los elementos unidos
Un actuador sin vástago con guía integral utilizado en una configuración de un solo eje sólo necesita cumplir las expectativas de posicionamiento. El proceso de alineación es sencillo, ya que el actuador trabaja de forma singular llevando su carga a su posición sin ninguna guía externa. Los ejemplos de este tipo de configuración incluyen el trabajo de punto a punto o la alineación de elementos en el equipo.
La alineación de los actuadores sin vástago en configuraciones multieje se vuelve más difícil, ya que varios actuadores deben trabajar juntos. Por lo tanto, al montar estos actuadores, hay que tener en cuenta el paralelismo y la perpendicularidad de todos los dispositivos unidos para obtener un rendimiento óptimo y una vida útil máxima.
Paralelismo de los elementos unidos
Hay tres variables que pueden afectar al paralelismo cuando se montan actuadores lineales. Preguntar y responder a estas cuestiones maximizará el paralelismo y el rendimiento del sistema.
1. ¿Están los actuadores montados con los carros a la misma altura? La desalineación en este plano pondrá un momento de flexión desfavorable en el eje Mx en el sistema de rodamientos de una o ambas unidades.
2. ¿Están los actuadores montados a una distancia consistente entre sí de un extremo a otro? La desalineación en este plano aplicará una carga lateral desfavorable en el eje Fy sobre el sistema de cojinetes y, si es grave, puede hacer que las unidades se atasquen.
3. ¿Están los actuadores montados a nivel entre sí? La desalineación angular aplicará un momento de flexión desfavorable en el eje My en el sistema de rodamientos de ambas unidades.
Perpendicularidad de los elementos unidos
Hay dos variables que afectan a la perpendicularidad cuando se montan actuadores lineales.
1. En un sistema X-Y-Z, ¿el eje Z está montado perpendicularmente al eje Y? La desalineación en este plano aplicará un momento de flexión desfavorable en el sistema de rodamiento del actuador del eje Y en cualquiera o todos los ejes posibles.
2. En un sistema de pórtico donde se requiere que dos actuadores se muevan simultáneamente en el eje X o Y, ¿se están moviendo simultáneamente? Una mala alineación o un rendimiento inadecuado del servo aplicarán un momento de flexión no deseado en el eje Mz al sistema de rodamientos.
Las tolerancias reales relacionadas con las recomendaciones de alineación y montaje dependen del fabricante específico del actuador, así como del tipo de rodamiento. Sin embargo, una regla general es considerar el tipo de sistema de rodamiento. Los tipos de rodamientos de alto rendimiento, como los sistemas de rieles de perfil, tienden a ser bastante rígidos y la alineación es más crítica. Los sistemas de rendimiento medio que utilizan rodillos o ruedas suelen tener holguras que ofrecen cierta tolerancia en la alineación. Los sistemas de cojinetes lisos o deslizantes suelen tener una mayor holgura y pueden ser incluso más tolerantes.
Cuando se instalan sistemas de montaje de actuadores lineales, hay una serie de herramientas de medición disponibles para ayudar a asegurar una alineación adecuada, que van desde calibradores hasta sistemas láser. Independientemente de las herramientas que se utilicen, siempre hay que crear un eje como referencia para los planos X-Y y Z y montar los otros dispositivos con respecto al eje de referencia. Hacer esto ayudará a obtener el máximo rendimiento y la mayor vida útil de su sistema de actuadores.