Qué, por qué y cómo

Gracias a su capacidad para proporcionar un alto empuje y un posicionamiento preciso, los husillos de bolas se encuentran en muchas aplicaciones de ensamblaje automatizado que requieren movimiento lineal.

Los husillos de bolas accionan las etapas de posicionamiento para el ensamblaje de piezas pequeñas. Controlan el eje Z en robots y el pistón en prensas de ensamblaje electromecánicas. Gracias a su alta rigidez, baja deformación y rápidas velocidades de desplazamiento, los husillos de bolas se utilizan en numerosas máquinas de ensamblaje electrónico, como cargadores de revistas, impresoras de pasta, dispensadores y equipos de colocación e inserción.

Al igual que los tornillos Acme, los husillos de bolas convierten el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Sin embargo, a diferencia de los tornillos Acme, los husillos de bolas tienen roscas helicoidales cóncavas y rodamientos de bolas que se deslizan entre el tornillo y la tuerca en una pista de rodadura recirculante. Esta disposición minimiza drásticamente el desgaste mecánico y permite que un husillo de bolas convierta más del 90 % del par motor en fuerza de empuje.

Las roscas de un husillo de bolas pueden ser rectificadas o laminadas. Los husillos de bolas con roscas rectificadas son más precisos que los que tienen roscas laminadas, pero también son más caros. Al igual que los tornillos Acme, los husillos de bolas presentan una mínima holgura, o movimiento axial relativo entre el husillo y la tuerca cuando el motor no está girando. Tanto en los husillos de bolas como en los tornillos Acme, la holgura suele comenzar en 0,006 pulgadas. Sin embargo, a medida que un tornillo Acme se desgasta, la holgura aumenta. Esto no ocurre en un husillo de bolas debido a su bajo desgaste.

La presencia de holgura depende de la aplicación. Por ejemplo, en aplicaciones de movimiento vertical, la carga ejerce una presión constante sobre la tuerca, por lo que la holgura no representa un problema. Una forma de eliminarla es utilizar una tuerca precargada. Esto significa que la interfaz entre las bolas y las ranuras está pretensada, eliminando así la holgura en la pista de rodadura. La posición de la tuerca depende completamente de la posición de rotación del eje. La precarga también aumenta la rigidez del sistema.

No se deben pasar por alto los cojinetes de apoyo en cada extremo del husillo de bolas. Estos se especifican como simples, fijos o libres. Los apoyos simples, como los rodamientos de bolas, ofrecen una buena rigidez radial, pero no axial. Los apoyos fijos, como los pares de cojinetes de contacto angular, proporcionan rigidez en ambas direcciones. Un apoyo libre, como su nombre indica, no ofrece ningún tipo de apoyo.

El soporte adecuado del husillo de bolas determina su velocidad de giro y la carga que puede soportar. Al especificar husillos de bolas, los ingenieros deben proporcionar la mayor cantidad de información posible sobre la aplicación. Esta información debe incluir las cargas previstas, las direcciones, el número de ciclos, las carreras y la vida útil. Incluso las condiciones ambientales son importantes, ya que pueden afectar los sellos de los rodamientos.

Corey aconseja a los ingenieros que conozcan la diferencia entre precisión, repetibilidad y resolución, y que eviten especificar una precisión mayor de la necesaria. Aumentar la precisión en un tornillo es extremadamente costoso. Mejorar la repetibilidad es la diferencia entre una tuerca estándar y una precargada. Si bien cuesta más, no es ni de lejos tanto como aumentar la precisión. Mejorar la resolución es fácil y económico.