Carga, precisión, velocidad y recorrido.

La elección de componentes de movimiento lineal durante la fase de desarrollo de un proyecto ha sido motivo de frustración para diseñadores e ingenieros de aplicaciones durante décadas, especialmente en el caso de subconjuntos complejos como los actuadores lineales. Consideremos, por un momento, la influencia de un actuador lineal en el diseño general de la máquina. En primer lugar, en un actuador, la guía y el accionamiento están acoplados, formando parte integral de la unidad. Por lo tanto, es fundamental que tanto la selección de la guía como la del accionamiento sean correctas. Además, un actuador influye significativamente en el tamaño total de la máquina. Por ejemplo, cambiar la posición de la carga en el actuador puede generar un momento de carga elevado y modificar el requisito de un diseño de guía simple a uno de guía doble, duplicando o triplicando efectivamente el ancho total del actuador y, por consiguiente, el tamaño de la máquina.

Seleccionar un actuador basándose en aproximaciones de los requisitos de rendimiento es, sin duda, más arriesgado que elegir una guía lineal o un accionamiento con información mínima sobre la aplicación. Sin embargo, es bastante común que un diseñador o ingeniero necesite una estimación razonable del sistema que mejor se adapte a su aplicación, antes de que se definan todos los criterios de la misma.

Si bien un cálculo de tamaño adecuado requiere una comprensión exhaustiva de los requisitos de la aplicación, generalmente se puede establecer una solución general, apropiada para el diseño inicial y las estimaciones de costos, basándose en cuatro criterios clave.

Carga

La carga que debe soportarse y su orientación con respecto al sistema es uno de los criterios más importantes para elegir un actuador lineal. Las cargas ligeras montadas prácticamente directamente sobre los cojinetes pueden soportarse con casi cualquier tecnología de guiado: cojinetes de riel perfilado recirculante, bujes y ejes lineales, o incluso cojinetes lisos. Sin embargo, cuanto mayor sea la carga y mayor el momento (de cabeceo, balanceo y/o guiñada) que genere, más robusto deberá ser el mecanismo de guiado para garantizar una vida útil adecuada y una deflexión mínima.

Exactitud

Comprender los requisitos de precisión y repetibilidad del posicionamiento ayudará a acotar la decisión sobre el mecanismo de accionamiento. El posicionamiento punto a punto de baja precisión se puede lograr con un accionamiento neumático o un sistema de correa y polea, mientras que una precisión y repetibilidad de posicionamiento en el rango de un micrón requerirían un husillo de bolas o incluso un motor lineal. Si bien la carga suele ser compatible con diversas tecnologías de accionamiento, la repetibilidad suele ser el factor decisivo entre estas opciones.

Velocidad

Las velocidades media y máxima durante el movimiento también influyen en la elección del mecanismo de accionamiento. Por ejemplo, como regla general, la velocidad máxima para los husillos de bolas es de 1 m/s, aunque existen maneras de alcanzar velocidades mayores. Las correas, en cambio, pueden alcanzar fácilmente los 10 m/s, y la velocidad máxima para los motores lineales está limitada principalmente por el mecanismo de guía. La aceleración también es un factor importante, tanto en la selección del accionamiento como de la guía.

Viajar

Si bien el recorrido requerido no suele ser un factor determinante, es importante verificar que el tipo de actuador lineal elegido cumpla con la especificación de longitud de carrera. Los husillos de bolas y de bolas, en particular, tienen rangos de recorrido limitados. Como regla general, para los accionamientos de husillo, la longitud máxima recomendada es de 3 metros. Aunque existen husillos de mayor longitud, a medida que aumenta la longitud, disminuye la velocidad máxima debido a la velocidad crítica del husillo.

Si bien estos cuatro criterios pueden proporcionar una estimación aproximada de los actuadores lineales adecuados, para llevar a cabo un proceso completo de dimensionamiento y selección, es necesario especificar y considerar varios parámetros de la aplicación. Para ayudar a diseñadores e ingenieros a recopilar la información crítica necesaria para el dimensionamiento, varios fabricantes han creado acrónimos sencillos que pueden utilizarse como guía.