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Los productos de movimiento lineal son los elementos de movimiento más utilizados en la automatización de maquinaria de transferencia, localización y montaje. Aquí se compararán y explicarán tres tipos: bujes de bolas lineales, guías lineales y bujes autolubricados, a medida que dominamos los bujes lineales.
Comparación de las características de los productos de movimiento lineal
Las características de los tres tipos de productos de movimiento lineal se muestran en la tabla a continuación.
Características y estructura del movimiento lineal
Es importante comprender primero las diferencias de rendimiento en función de la capacidad de carga del componente. Una máquina que utiliza bujes lineales o bujes autolubricados, que se mueve sobre un eje en el que ambos extremos soportan una carga pesada, puede deformar elásticamente el eje (ver Foto 1). En el caso de mecanismos de movimiento lineal vertical, el eje no necesita soportar la carga de la unidad, por lo que la capacidad de carga puede ser ignorada. Las guías lineales tienen una excelente capacidad de carga porque la unidad se mueve sobre rieles montados en la placa base (ver Foto 2).
Buje lineal, Buje autolubricado ⇒ Eje apoyado en ambos extremos ⇒ Carga ligera a media Guía de deslizamiento ⇒ Carril fijo en la base ⇒ Carga ligera a pesada
Otro factor importante a considerar es la diferencia de rendimiento relacionada con el coeficiente de fricción. En los bujes lineales y los bujes autolubricados se utilizan dos superficies que deslizan entre sí, lo que resulta en una mayor fricción.
Baja fricción ⇒ baja fuerza de fricción ⇒ bajo par de giro ⇒ El movimiento rotativo puede convertirse en movimiento lineal.
Alta fricción ⇒ alta fuerza de fricción ⇒ se requiere un alto par de giro o fuerza de empuje ⇒ Se recomienda un cilindro lineal.
Nota: El valor del coeficiente de fricción puede influir en la capacidad de un actuador y en la generación de calor durante el movimiento. Los bujes libres de aceite son inadecuados debido al calor disipado por el funcionamiento continuo a alta velocidad. En el caso de utilizar cilindros de aire, el control de la velocidad de arranque/paro no es posible. Mecanismos tales como amortiguadores de absorción de golpes necesitan ser ajustados para detener la velocidad suavemente. Esto puede acortar el tiempo de ciclo.
El siguiente factor a considerar es el de la precisión de la guía cuando el rendimiento depende de la holgura entre el rodamiento y el riel/eje. En algunos casos, se utilizan ejes para el riel con un buje de bolas lineal. La ajuste entre ejes y buje es un ajuste de holgura (cuando se utiliza un eje de tolerancia g6, se tiene una holgura normal; cuando se utiliza un eje de tolerancia h5 tenemos un ajuste de holgura menor). Otra aplicación podría usar una guía lineal como riel de perfil (o riel de seguimiento) y bloque de rodamiento (o unidad de deslizamiento). El ajuste oscila entre 0-3 µm para los tipos de ajuste de holgura y -3-0 µm para los tipos de precarga. Un buje autolubricado se utiliza con un eje, donde la holgura es mayor que en un buje de bolas lineal, por lo que la precisión de la guía es menor.
Nota: Debido al diseño de la pista de rodadura, las bolas de acero dentro de las guías de bolas lineales pueden tener 2 o 4 puntos de contacto. Esto permite una distribución uniforme de la carga compleja. Las bolas de acero del interior del buje lineal solo tienen un único punto de contacto con el eje, lo que da como resultado una distribución centrada de la carga (ver Figura 1 y Figura 2).
Movimiento lineal ⇒ Contacto puntual ⇒ Distribución de carga vertical concentrada ⇒ No aplicable para carga pesada.
Guía deslizante ⇒ Contacto superficial ⇒ Distribución de carga vertical distribuida ⇒ Aplicable para carga pesada
Por último, considere las condiciones ambientales y la facilidad de mantenimiento. La diferencia de rendimiento depende de los materiales utilizados. Los bujes lineales y las guías lineales mantienen la fiabilidad a largo plazo con el uso de grasa lubricante. Por lo tanto, no son aplicables para ser utilizados en un ambiente que exceda las especificaciones ambientales de la grasa. Los bujes autolubricados proporcionan un mayor rendimiento porque no requieren el uso de grasa lubricante.
Bujes lineales rectos y con brida
Los bujes lineales rectos (ver Foto 1) y con brida (ver Foto 2) comparten un diseño estructural similar. La principal ventaja de utilizar un buje lineal con brida radica en su diseño compacto (Figura 1), ya que la estructura integrada ahorra espacio. La brida exterior del cilindro permite el montaje directo del buje y hace posible que los bujes con brida mantengan una capacidad de carga superior que los bujes lineales estándar. El cilindro exterior (carcasa) con brida endurecido y de precisión, fabricado en acero cromado o acero resistente a la corrosión, es de calidad avanzada y más económico en comparación con una carcasa con brida “fabricada”.
¿Cómo elegir entre un buje lineal recto y un buje lineal con brida?
Se deben considerar los siguientes factores al seleccionar un buje lineal:
- Decidir si se aplicará fuerza al buje lineal. Elegir un tipo con brida si el buje lineal debe soportar una fuerza.
- Decidir cuánto espacio hay disponible en la superficie a la que se va a fijar el buje lineal.
El buje lineal del componente a) recibe la fuerza de inercia del componente móvil, por lo que el buje lineal debe estar firmemente atornillado a la carcasa. En cuanto al componente b), un cilindro de aire mueve el eje en el buje lineal. El anillo de retención que fija el buje lineal solo recibe la fuerza de fricción del eje. Por lo tanto, un diseño compacto utilizando un tipo recto está bien. Lo mismo se puede decir para c).
Como se muestra en la Figura 2, dependiendo del diseño, los bujes lineales pueden moverse mientras los ejes estén fijos o estar estacionarios (fijos) mientras los ejes están en movimiento.
- Eje X: Si el buje lineal se mueve, utilice los bujes con brida.
- Ejes Y y Z: Para el buje lineal fijo, utilice los de tipo recto con anillo de retención o placa de tope.
¿Cómo instalar bujes lineales?
Para fijar un buje lineal recto, utilizando un anillo de retención o una placa de tope (placa de fijación como se muestra en la foto3), ver la Figura 3.
*Notas sobre el ángulo de instalación: La capacidad de carga de un buje lineal varía según la posición de carga en la circunferencia. El buje lineal suelen tener de 4 a 6 filas/carriles de bolas que se establecen en un ángulo uniforme. Al instalar, si es posible, evite colocar el buje lineal de modo que el carril de bolas esté bajo carga directa (ver Figura 4), de lo contrario esa fila soportará directamente la carga (ver Figura 4a).
Por ejemplo, la Figura 4 muestra un buje lineal con 5 filas. La variación de la capacidad de carga dinámica es la siguiente (figura derecha ÷ figura izquierda). Por lo tanto, la carga angular debe instalarse como en la imagen de la derecha.
- Capacidad de Carga Estática (Figura derecha a ÷ Figura izquierda b) = 1,46
- Capacidad de Carga Dinámica (Figura derecha a ÷ Figura izquierda b) = 1,19
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