{{{sourceTextContent.title}}}

Elige el mejor dispositivo de posicionamiento lineal para tu aplicación

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Sistema cartesiano de manipulación y colocación

{{{sourceTextContent.description}}}

Repasar los conceptos básicos sobre los dispositivos de posicionamiento lineal más populares ayudará a los usuarios a especificarlos adecuadamente en sus aplicaciones.

Los sistemas de accionamiento lineal se llevan utilizando desde hace miles de años; ya los antiguos egipcios empleaban troncos de árbol para mover pesados bloques de piedra, lo que supuso el germen de las soluciones de movimiento lineal actuales, como los husillos de bolas y los sistemas de piñón y rodillos. Hoy en día, la tecnología de movimiento lineal se utiliza para soportar, situar, guiar y mover componentes de maquinaria en una amplia gama de aplicaciones en los sectores aeroespacial, de máquinas-herramienta, médico, de automatización industrial y de envasado, entre otros. Si bien los requisitos básicos de la tecnología de movimiento lineal son proporcionar capacidad de carga y un movimiento preciso, en muchos casos también son importantes otros requisitos.

La tecnología de accionamiento lineal utilizada en un producto desempeña un papel importante a la hora de proporcionar la funcionalidad, el rendimiento, la durabilidad, el consumo energético y otras características que permiten al producto superar a la competencia. Los ingenieros pueden elegir entre una amplia gama de opciones de tecnología de accionamiento lineal, como husillos de paso, husillos de bolas, sistemas de cremallera y piñón, accionamientos por correa, motores lineales y sistemas de piñón y rodillos. Es fundamental considerar cuidadosamente todas las opciones para evitar problemas habituales como la baja precisión, el juego o las vibraciones, el alto coste, el funcionamiento en entornos sucios, el elevado mantenimiento, la baja capacidad de carga, el ruido excesivo, la baja velocidad, etc. Un proceso de selección sistemático puede garantizar que se elija la tecnología de accionamiento lineal que mejor se adapte a los requisitos de la aplicación. Elegir la tecnología adecuada también puede reducir la complejidad del diseño, mejorar el rendimiento y reducir el coste total del montaje.

1. Husillos roscados
Los husillos roscados utilizan el ángulo de hélice de una rosca para convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal. La amplia superficie de contacto deslizante entre los elementos macho y hembra de la rosca genera pérdidas por fricción relativamente elevadas. El resultado es que los husillos roscados son menos eficientes y no tan precisos como los husillos de bolas. Los husillos roscados ofrecen una capacidad de carga relativamente alta, aunque normalmente inferior a la de los husillos de bolas. Una ventaja clave de los husillos roscados es su bajo coste: suelen costar solo una décima parte de lo que cuestan los husillos de bolas equivalentes. Los husillos roscados están disponibles en una amplia gama de pasos de rosca, lo que significa que el paso puede seleccionarse para proporcionar el equilibrio adecuado entre precisión de posicionamiento y velocidad. Por lo general, los husillos roscados producen un ruido mínimo siempre que se mantenga una lubricación suficiente. Sin embargo, su uso puede resultar complicado en desplazamientos de larga distancia, ya que el husillo suele carecer de soporte entre ambos extremos.

2. Husillos de bolas
El accionamiento por husillo de bolas consta de un husillo de bolas y una tuerca de bolas con rodamientos de recirculación que ruedan por las ranuras formadas por el husillo y la tuerca. El husillo de bolas distribuye la carga entre un gran número de elementos rodantes, lo que se traduce en una elevada capacidad de carga. El uso de un gran número de elementos rodantes de precisión también proporciona altos niveles de precisión. Además, los husillos de bolas ofrecen bajos niveles de fricción. Esto se traduce en una alta eficiencia mecánica y unos requisitos de potencia reducidos. El ciclo de trabajo de los husillos de bolas es bastante elevado, ya que generan niveles relativamente bajos de calor por fricción. Sin embargo, en comparación con otras tecnologías de accionamiento lineal, los husillos de bolas suelen ser caros y requieren un mantenimiento de la lubricación para garantizar una vida útil razonable. Por último, los husillos de bolas son propensos al ruido, causado principalmente por la recirculación de las bolas.

3. Sistemas de accionamiento por correa
Los sistemas de movimiento lineal con accionamiento por correa y guías de bolas suelen elegirse cuando las velocidades elevadas, las altas tasas de aceleración y las longitudes de carrera largas son los criterios más importantes. Los actuadores lineales con accionamiento por correa y guía deslizante ofrecen capacidades de velocidad y aceleración algo menores a un coste correspondientemente más bajo. La precisión de posicionamiento lineal de los sistemas de transmisión por correa, como cabría esperar, no es tan alta como la de los husillos roscados o los husillos de bolas. La capacidad de carga, tanto de los sistemas de transmisión por correa con guía de bolas como de los que tienen guía deslizante, es algo inferior a la de los husillos de bolas. El estiramiento y la rigidez de la correa son otros inconvenientes. Los sistemas de movimiento lineal accionados por correa suelen ser capaces de soportar ciclos de trabajo intensos, ya que evitan los problemas relacionados con la acumulación de calor por fricción en los rodamientos de un husillo roscado o de un husillo de bolas. Otras ventajas de los sistemas accionados por correa son que generan relativamente poco ruido y que requieren relativamente poco mantenimiento.

4. Transmisiones por cadena
Las transmisiones por cadena convierten el movimiento rotatorio en movimiento lineal a través de una serie de eslabones que engranan con una rueda dentada y con una guía lineal. Al ser metálicas, las transmisiones por cadena presentan una ventaja sobre las transmisiones por correa. Además, ocupan menos espacio que estas últimas y no son propensas a sufrir daños por el aceite, la grasa, la luz solar o el paso del tiempo. A diferencia de las transmisiones por correa, las transmisiones por cadena también pueden funcionar en condiciones de humedad. Por otro lado, las transmisiones por cadena suelen generar más ruido y tienen mayor tendencia a vibrar que las transmisiones por correa, además de ofrecer una menor capacidad de carga y vida útil que las transmisiones por engranajes.

5. Motores lineales
Los motores lineales se basan en el concepto de «desenrollar» un servomotor rotativo convencional, de modo que el estator se convierte en un impulsor y el rotor se transforma en una bobina o un riel magnético. Los motores lineales permiten lograr un movimiento lineal directo sin necesidad de dispositivos de transmisión de rotatorio a lineal. Los motores lineales con escobillas utilizan bobinas en el riel lineal e imanes en el impulsor. Las escobillas del impulsor entran en contacto con una barra que recorre toda la longitud del motor para proporcionar la conmutación. Tanto los devanados como el impulsor se encuentran dentro del impulsor de un motor lineal paso a paso. Las ventajas de los motores lineales incluyen altas velocidades, altos niveles de precisión y una respuesta rápida. Las limitaciones de este enfoque incluyen su elevado coste, el gran tamaño del conjunto y la generación de cantidades considerables de calor. Los motores lineales también tienen una capacidad reducida, de forma similar a la comparación entre los motores de accionamiento directo y los motores con caja de cambios: el motor de accionamiento directo debe ser significativamente más grande para alcanzar la misma capacidad.

6. Conjuntos de piñón y cremallera
Los conjuntos de cremallera y piñón constan de un engranaje circular denominado piñón que se acopla a los dientes de un engranaje lineal denominado cremallera para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Los engranajes de cremallera y piñón se utilizan habitualmente como actuadores lineales en una amplia gama de maquinaria. Por ejemplo, se emplean para mover los ejes de máquinas herramienta CNC, como los centros de mecanizado. Las cremalleras helicoidales ofrecen un funcionamiento más silencioso a altas velocidades y una mayor capacidad de carga debido a la mayor relación de contacto entre los dientes. La lubricación es importante para garantizar una larga vida útil de los conjuntos de cremallera y piñón. Dado que estos conjuntos tienen relativamente pocos componentes, ayudan a ahorrar tiempo durante la instalación y aumentan la fiabilidad. También ofrecen altos niveles de precisión incluso en recorridos largos. Entre las desventajas de los conjuntos de cremallera y piñón se encuentran sus niveles relativamente altos de fricción, lo que reduce su eficiencia, aumenta el consumo de energía y limita su vida útil. Además, los accionamientos de cremallera y piñón deben funcionar con holgura, por lo que el juego puede suponer una desventaja importante.

Todos estos sistemas de accionamiento lineal ofrecen su propia combinación única de ventajas e inconvenientes. Para aplicar el tipo correcto de tecnología de movimiento lineal en una aplicación concreta, el ingeniero de diseño debe considerar detenidamente las capacidades específicas de cada alternativa. La selección de la tecnología adecuada puede mejorar el rendimiento, garantizar una larga vida útil y reducir el coste total del conjunto.