En la física clásica, se definen cuatro tipos básicos de movimiento: lineal, rotatorio, alternativo y oscilatorio. Al aplicarlos a dispositivos mecánicos, este comportamiento físico natural transforma el movimiento en fuerza. Esta fuerza o potencia se utiliza para generar algún tipo de movimiento de salida, que impulsa el equipo o la maquinaria. En la automatización industrial, utilizamos una amplia variedad de equipos que emplean estos diferentes tipos de sistemas de movimiento, generalmente rotatorios o lineales, aunque a veces una combinación de ambos.

Movimiento lineal

El movimiento lineal es la forma más simple y fundamental de movimiento, caracterizado por el cambio de posición en una sola dirección. Imagínelo como una persona caminando, nadando o corriendo en línea recta, o un objeto mecánico como un vehículo que se desplaza sobre una vía recta. Un sistema de movimiento lineal se basa en algún tipo de mecanismo que mueve una carga a lo largo de un solo eje. En neumática, las cargas se mueven en línea recta mediante dispositivos como motores lineales, guías, actuadores o husillos de bolas. Este tipo de sistema de movimiento se encuentra comúnmente en aplicaciones como la manipulación de materiales, el mecanizado CNC, el embalaje, la paletización y la robótica.

Tipos de accionamiento lineal

Diversas tecnologías de accionamiento emplean movimiento lineal, cada una con sus propias ventajas.

1. Motores linealesGeneran movimiento lineal directo. Pueden acelerar rápidamente a altas velocidades y no requieren conversión mecánica. Son muy adecuados para aplicaciones de recogida y colocación.

2. Guías linealesLas guías de rodillos o de riel proporcionan un movimiento lineal suave y de baja fricción. Se utilizan con frecuencia en la automatización y en máquinas herramienta para soportar cargas pesadas.

3. Husillos de bolasConvierten movimientos rotatorios en movimiento lineal. Son extremadamente precisos y eficientes, y se utilizan mucho en robótica y aplicaciones como máquinas CNC.

4. Sistemas de cremallera y piñónProporcionan una gran capacidad de fuerza y ​​largos recorridos, utilizando engranajes dentados para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Este tipo de accionamiento se encuentra en sistemas de pórtico y maquinaria de gran tamaño.

Movimiento rotatorio

La forma más básica de movimiento rotatorio es la rueda, donde un objeto gira o rota en cualquier dirección alrededor de un eje central o punto de pivote. El movimiento puede ser autogenerado, como un tornado o la rotación de la Tierra, pero en los sistemas de automatización, se crea mediante actuadores rotatorios, sistemas de engranajes o mesas giratorias.

Un actuador rotativo genera potencia en un radio que puede ser un ángulo parcial de un círculo o una revolución completa y continua. Entre las aplicaciones que utilizan sistemas de movimiento rotativo se incluyen turbinas para generar energía a partir del viento, el agua o el vapor, husillos de máquinas herramienta, herramientas de perforación o rectificado, articulaciones de robots y mesas indexadoras.

Tipos de accionamiento rotativo

Los dispositivos rotativos se clasifican según su fuente de energía, que puede ser manual, eléctrica o basada en fluidos (ya sean hidráulicos o neumáticos).

1. Transmisiones manualesSe genera movimiento rotatorio mediante un sistema de engranajes, generalmente una rueda accionada manualmente que transmite energía rotacional al elemento actuador a través del engranaje. El par mecánico reduce el esfuerzo necesario para mover una carga pesada.

2. Accionamientos rotativos eléctricosSuelen funcionar con un motor que controla un sistema de engranajes. Generalmente son reversibles y pueden generar rotación angular u oscilación. Un controlador eléctrico regula la corriente de entrada al motor, lo que permite variar la aceleración y la velocidad.

3. Accionamientos rotativos basados ​​en fluidosSe utiliza aire o fluido a presión para generar movimiento. Existen muchas maneras de hacerlo, incluyendo aquellas que emplean engranajes de cremallera y piñón, presión sobre una paleta o diafragma, o un sistema de pistón y acoplamiento giratorio llamado yugo escocés.

Sistemas de movimiento combinados

Las tareas más complejas requieren un sistema que combine diferentes tipos de movimiento, principalmente lineal y rotatorio. Estos se encuentran en aplicaciones como operaciones de recogida y colocación, y en robótica, donde se utilizan para distintos tipos de robots y algunos brazos robóticos. También se observan avances tecnológicos en soluciones para el control de movimiento multieje y la programación electrónica compleja.

Accionamientos de movimiento combinado

Para lograr un movimiento preciso con sistemas de accionamiento combinados, las principales soluciones son los engranajes, las correas de transmisión y los husillos. Cada solución tiene sus ventajas y desventajas, como la repetibilidad, la velocidad de posicionamiento, la precisión y el coste.

1. EngranajesLos engranajes son dispositivos mecánicos que transmiten par mediante la conexión de dientes. Los dientes del mecanismo de engranajes engranan con piezas dentadas compatibles en otro engranaje o transmisión para generar fuerza de rotación. Los engranajes suelen ser circulares, con una circunferencia dentada, pero también es posible colocar dientes en el diámetro interno de la rueda dentada. Estos diseños se utilizan habitualmente en aplicaciones donde el espacio y el peso son factores críticos, y ofrecen un alto grado de control de par y velocidad. Dos o más engranajes entrelazados también pueden funcionar en secuencia como un tren de engranajes para transmitir movimiento rotacional, generalmente impulsado por un motor.

2. Transmisiones por correaGeneralmente consisten en una banda o correa circular flexible que conecta un par de poleas. Son accionadas por un motor y su movimiento cíclico transmite potencia rotacional de un punto a otro. Son muy útiles para aplicaciones que requieren recorrer largas distancias, ya que son más ligeras, silenciosas, económicas y eficientes que los engranajes. Las aplicaciones más comunes de las transmisiones por correa son en sistemas de transporte y correas de distribución para motores.

3. Como un husillo de bolas,Los husillos de avance o tornillos de potencia convierten el movimiento rotatorio de un tornillo o tuerca en movimiento lineal. Utilizan un diseño de rosca helicoidal para transmitir el movimiento, por lo que también se les suele llamar tornillos de traslación. Vienen en una amplia variedad de tamaños y valores, lo que permite determinar la amplitud del movimiento en una revolución. Esto los hace idóneos tanto para accionamientos que requieren alta precisión y velocidad, como el cabezal de un lector de discos, como para aquellos que necesitan baja velocidad y alto par, como un tornillo de banco. Los husillos de avance también son adecuados para aplicaciones que requieren una alta transferencia de carga o un movimiento preciso, y se utilizan comúnmente en maquinaria para aficionados y robótica.

¿Qué tipo de movimiento debería elegir?

El tipo de sistema de movimiento que utilice dependerá en gran medida de su aplicación y su entorno de trabajo. ¿De cuánto espacio dispone o qué distancia debe recorrer? Otros factores a considerar incluyen la precisión y la velocidad requeridas, así como la fuerza necesaria para realizar la tarea. La elección de sistemas de movimiento lineales, rotativos o combinados puede requerir cálculos complejos. Si tiene alguna duda o necesita ayuda, no dude en contactar con nuestros expertos en FUYU Motion.