Detalles clave del diseño de movimientos lineales para entornos difíciles by Chengdu Fuyu Technology Co., LtdDirectIndustry

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Los sistemas de movimiento lineal están expuestos a una serie de entornos industriales extremos. Una especificación y selección cuidadosa de los componentes del sistema de movimiento, así como una revisión de ingeniería bien pensada, pueden mitigar los riesgos en condiciones industriales adversas.

Un paso fundamental en el diseño de cualquier sistema mecánico de movimiento lineal es comprender las condiciones ambientales en las que funcionará el sistema. Las consideraciones clave de diseño incluyen: temperaturas, niveles de polvo y suciedad, exposición a productos químicos, procesos de lavado, vibración y carga de choque, radiación, así como cualquier otro factor ambiental pertinente que pueda encontrar el sistema de movimiento. Asegúrese de documentar estos factores clave antes de seleccionar el material. Capture los datos reales y estudie los códigos de error de los productos anteriores para asegurarse de que trabaja con hechos y no con opiniones.

Aproveche la experiencia en aplicaciones de su cadena de suministro para seleccionar los componentes de movimiento lineal adecuados, eligiendo los materiales, revestimientos y lubricantes apropiados en función de los datos que haya recopilado. A continuación, desarrolle un sólido plan de validación de pruebas que incluya tanto la durabilidad como las pruebas ambientales para garantizar que los materiales que ha elegido proporcionarán la vida útil y la capacidad de servicio que espera. Considere también el uso de pruebas de vida útil altamente aceleradas (HALT), que proporcionan tensiones ambientales progresivamente más severas, hasta un nivel significativamente más allá de lo que el equipo verá en servicio. Las pruebas HALT suelen realizarse durante la fase de desarrollo para descartar problemas de diseño y componentes marginales.

Una nueva generación de herramientas de dimensionamiento y selección basadas en la web simplifica la tarea de elegir los materiales de los componentes adecuados para tener en cuenta los aspectos medioambientales del diseño de sistemas de movimiento lineal. El usuario introduce los parámetros clave de la aplicación que la herramienta introduce en los cálculos, como la carga/vida útil del rodamiento lineal, la carga/vida útil del husillo de bolas y la velocidad crítica del husillo de bolas. También se introducen las condiciones ambientales que son críticas para elegir el material adecuado, la estrategia de recubrimiento y el esquema de lubricación. Por ejemplo, puede seleccionar:

La guía de bolas o el carril de rodamiento, el eje o la superficie de aluminio soportarán el rodamiento y suelen estar disponibles en acero estándar, acero inoxidable, chapado en Armoloy o cromado. Los rodamientos lineales proporcionan la capacidad de carga y de momento del sistema. Algunos ejemplos son los rodamientos lineales de bolas de raíl redondo, los raíles de perfil, las guías de rueda o las guías de polímero. La mayoría están disponibles como cojinetes lineales estándar, resistentes a la corrosión ("CR") o cojinetes lisos de polímero. Las opciones de hardware para los tornillos, pernos y tuercas que mantienen unida la unidad lineal suelen estar disponibles como estándar o de acero inoxidable. El sellado o la cubierta protectora de una unidad lineal ofrece opciones que van desde la ausencia de cubierta, hasta fuelles, cubiertas o cerradas (sello ideal). Por último, para la lubricación de la unidad lineal se dispone de grasa estándar o grasa para salas limpias.

1 - Soluciones por entorno: Limpio-Este entorno se caracteriza por ser un entorno de taller mecánico. Es de esperar que haya algunas partículas en el aire y cierto grado de humedad; sin embargo, el personal suele trabajar en este entorno sin ningún tipo de equipo de protección (máscaras, respiradores, capuchas para polvo o productos químicos).

2 - Recuento de partículas de polvo moderado a pesado: este entorno se caracteriza por la presencia de suficientes partículas en el aire como para requerir que el operario lleve algún tipo de protección respiratoria. Las fábricas de papel y las fábricas con grandes máquinas de pulido industrial son ejemplos de entornos con un recuento elevado de partículas de polvo.

Razón de este conjunto de soluciones: Los componentes de acero estándar son aceptables ya que no hay preocupación por la corrosividad. Más bien, la preocupación es evitar la entrada de partículas en el rodamiento, las pistas de la guía de bolas y el mecanismo de accionamiento (que puede ser un tornillo o una correa). Para las partículas grandes, puede ser aceptable una cubierta de fuelle o una cubierta de aluminio. Para partículas más finas, el sistema de movimiento lineal debe tener un sistema de sellado robusto que proteja las partes internas mencionadas anteriormente. Hay dos opciones para este tipo de sellado. La primera es un sello de banda magnética que consiste en bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden desde un extremo del canal en el sistema de soporte estructural hasta el otro. Las bandas se fijan a las tapas de los extremos y se cargan con resortes para mantener la tensión. Pasan por una cavidad en el carro, de modo que la banda se levanta de los imanes justo por delante y por detrás del carro mientras atraviesa el sistema. La segunda tecnología de sellado potencial, las bandas de cobertura de plástico, utilizan tiras de goma que se ajustan a la extrusión de la base, como una bolsa de congelación con cierre. Los perfiles machihembrados que se acoplan crean un sello laberíntico que impide la entrada de partículas.

3 - Agua / Salpicaduras químicas - Este entorno representa una condición en la que el producto puede estar expuesto a una salpicadura intermitente de líquido. Una aplicación de impresión de gran tamaño, por ejemplo, en la que los depósitos de tinta pueden cambiarse periódicamente dando lugar a un derrame ocasional/accidental. El contacto del fluido con las guías lineales en este entorno puede ser el resultado de un mal manejo del producto o de componentes fuera de posición, pero normalmente no forma parte del proceso normal de aplicación.

Razón de este conjunto de soluciones: Para estas aplicaciones, las guías de bolas y los rodamientos lineales deben ser resistentes a la corrosión. En el caso de la tecnología de rodamientos de carril redondo, esto significaría un eje cromado o de acero inoxidable 440C. Los rodamientos lineales deben tener placas de rodamiento cromadas y bolas de acero inoxidable. Los rodamientos de bolas y los ejes de acero inoxidable, más blandos, suelen suponer una reducción de la carga del 30%, que debe tenerse en cuenta en el diseño. Para los rodamientos de carril de perfil, se recomienda un cromado de baja densidad, como el Duralloy. Los cojinetes lisos, a menudo denominados guías prismáticas, son una alternativa a los cojinetes de elementos rodantes. Las guías prismáticas son un polímero de ingeniería con alta resistencia a la corrosión química. Para el sellado, los fuelles pueden ser suficientes dependiendo de la gravedad de la salpicadura química, pero lo ideal es una unidad completamente sellada.

4 - Pulverización química de agua/niebla - Esta condición está un paso por encima del entorno descrito anteriormente en términos de gravedad. En este caso, una pulverización o niebla forma parte del proceso y las guías lineales estarían directamente expuestas a este elemento. Esto también podría caracterizarse como un entorno de condensación similar a lo que se encuentra en una aplicación de refrigeración. El refrigerante rociado sobre las piezas de la máquina durante el proceso también forma parte de esta clase. En este escenario ambiental, el rodamiento y las guías estarán en contacto con el fluido si no se ofrece ninguna protección mecánica.

Razón de este conjunto de soluciones: Para estas aplicaciones, es imprescindible una unidad completamente sellada. Debido a la severidad de la pulverización química, también se recomienda encarecidamente evitar la tecnología de rodamientos de elementos rodantes y utilizar rodamientos guiados por prismas, como se ha indicado anteriormente. Por la misma razón, se debe evitar un sistema de accionamiento por husillo de bolas siempre que sea posible en estos entornos. En su lugar, un sistema de transmisión por correa de poliuretano será más adecuado para manejar el entorno químico corrosivo.

5 - Temperatura de alta presión/lavado - Este entorno describe típicamente una aplicación de procesamiento de alimentos. Aquí, el equipo puede ser lavado, bajo presión, con bastante frecuencia. Las guías no sólo estarán en contacto con el fluido, sino que también sufrirán una fuerza considerable durante el proceso de limpieza.

Razón de este conjunto de soluciones: El entorno de lavado hará que las piezas de acero estándar se oxiden. Deben utilizarse cojinetes y guías de bolas cromados y resistentes a la corrosión, junto con herrajes de acero inoxidable. También pueden utilizarse guías prismáticas, pero deben evitarse en aplicaciones de alta temperatura debido a su material polimérico, que no es tan resistente a la temperatura como los elementos rodantes de base metálica. La unidad lineal debe ser abierta (sin sellado) y tener accesorios de purga o agujeros de drenaje para eliminar el líquido de lavado. Para las aplicaciones de alta temperatura, se puede utilizar una grasa especial para altas temperaturas. En estos casos de alta temperatura, todas las juntas y otros elementos de plástico deben ser retirados del sistema.

Razón de este conjunto de soluciones: Para entornos de sala limpia, el carro lineal debe tener un mínimo de partículas resultantes de su movimiento. Se necesitan chapas metálicas para evitar cualquier tipo de oxidación. También es necesario eliminar cualquier elemento de deslizamiento del sistema lineal. Esto significa que no hay juntas/limpiadores en las guías de los cojinetes ni cubiertas en la unidad lineal. Debe utilizarse grasa especial para salas limpias.

7 - Aplicación de Impacto/Presión/Vibración-Esta aplicación se caracteriza a menudo por varios procesos diferentes. Los agitadores y las mesas vibratorias típicamente asociados con los equipos de clasificación entran en esta categoría. Las aplicaciones de prensado que imparten cargas superiores a las normales en los carros o sillines debido a la dinámica de impacto inicial también se consideran parte de esta clase de aplicaciones.

Razón de este conjunto de soluciones: El uso de casquillos de estilo polimérico, también llamados guías prismáticas como se ha indicado anteriormente, manejan mejor las aplicaciones de alta carga de choque que los elementos rodantes. En tales condiciones, los elementos rodantes pueden partirse por la mitad o atascar las pistas de los elementos rodantes del rodamiento debido a sus contactos punto a punto con la superficie del rodamiento. Las guías prismáticas, sin embargo, permiten una distribución equitativa de la carga a lo largo de la superficie plana, lo que es ideal para las vibraciones. El uso de guías prismáticas puede combinarse con una cubierta, si es necesario, en función del número de partículas.

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