Todo sobre las guías lineales en miniatura

Las guías lineales en miniatura, o sistemas de patines lineales en miniatura, son perfectas para aplicaciones en las que el espacio es limitado, se requiere una gran precisión o el peso es muy reducido. Son versiones pequeñas de las guías lineales estándar y ofrecen una funcionalidad similar, pero ofrecen características especiales que incluyen:

Tamaño compacto: Como característica principal, las guías lineales en miniatura son significativamente más pequeñas que las guías estándar, lo que las hace ideales para aplicaciones con limitaciones de espacio, como en dispositivos médicos, automatización a pequeña escala e instrumentos de precisión. A menudo, las guías lineales en miniatura se utilizan cuando el espacio libre es escaso y el bajo perfil vertical de las guías en miniatura resulta atractivo para el diseñador.

Ligeras: El pequeño tamaño y el empleo de materiales ligeros hacen que las guías lineales en miniatura sean ideales para aplicaciones en las que la reducción del peso total del sistema es una prioridad, como en las aplicaciones aeroespaciales, o en equipos sensibles de imagen.

Funcionamiento silencioso: Dado que las guías lineales en miniatura se utilizan con tanta frecuencia en laboratorios, entornos médicos y otras aplicaciones delicadas, estos conjuntos suelen estar diseñados para un bajo nivel de vibraciones y de ruido radiado.

Al igual que las guías lineales, las versiones en miniatura comparten gran parte de la misma variedad en cuanto a la longitud de los raíles y la capacidad de carga: para aumentar la capacidad, pueden utilizarse varios raíles paralelos, así como varios patines en un solo raíl. Los raíles guía lineales en miniatura y los patines suelen ser de acero inoxidable por sus propiedades anticorrosión y su estabilidad dimensional, aunque también se utilizan materiales ligeros como el aluminio con revestimiento cerámico.

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Guías en miniatura

Figura 1 Guías lineales en miniatura

Guías lineales en miniatura frente a guías en miniatura

El término guía en miniatura suele referirse a conjuntos de raíles y bloques que tienen rodamientos de bolas entre ellos. La fricción en estos conjuntos se reduce al mínimo por el contacto puntual de las bolas en las ranuras del carril y los bloques. Se trata de conjuntos de precisión y, a menos que se incluya una jaula en el sistema de bloques, éstos no suelen poder retirarse fácilmente del raíl sin soltar las bolas. Algunas aplicaciones de movimiento lineal de baja fricción no justifican esta alta precisión y el gran número de piezas. Para estas aplicaciones, una guía en miniatura puede ser una opción más económica.

Fabricadas por varias empresas, entre ellas PBC Linear, las guías lineales son la versión de cojinete liso de una guía lineal, que utiliza PTFE (Frelon es un nombre comercial común) y otros materiales de baja fricción como interfaz entre la parte fija y la móvil en lugar de cojinetes de bolas. Los materiales de PTFE como el Frelon tienen la otra agradable propiedad de ser autolubricantes, ya que parte del suave PTFE se transfiere del patin al carril durante el funcionamiento. Las correderas suelen soportar entre cuatro y ocho veces la carga de una guía comparable que utilice cojinetes de bolas, debido a la superficie de apoyo mucho mayor de la corredera. Aunque las correderas son también mucho menos caras que las guías debido a su simplicidad, la corredera incluye, por supuesto, más fricción que una guía. Las correderas tampoco son tan precisas como las guías de bolas, ya que éstas tienen una precarga ajustable para eliminar la holgura entre las bolas y el raíl.
Miniature slides

Figura 2 Guías deslizantes en miniatura

Consideraciones sobre el diseño de las guías lineales en miniatura

Las guías lineales permiten el movimiento constreñido y predecible de una carga (un subconjunto o una carga útil) a lo largo de un eje. Los diseñadores que utilizan estos conjuntos tienen en cuenta varias consideraciones a la hora de especificar las guías lineales.

Versatilidad: Las guías lineales pueden personalizarse de varias maneras, incluyendo diferentes longitudes, anchuras y configuraciones, para adaptarse a los requisitos específicos de la aplicación y la carga. Dado que la unión de segmentos de guías puede ser problemática, encontrar un sistema de guías con longitudes personalizables para mantener una guía sin juntas puede ser importante. La mayoría de los patines no están pensados para ser retirados de los raíles con frecuencia: si la retirada sobre el terreno de los patines de los raíles es una consideración importante, entonces un patín lineal o una guía enjaulada pueden ser una mejor opción si se puede tolerar la mayor fricción y la menor precisión.

Resistencia a la corrosión: Algunas aplicaciones exigen que una guía lineal funcione en entornos corrosivos, como los ambientes marinos o los procesos industriales que utilizan productos químicos corrosivos. En otros casos, como los entornos de salas limpias, no se puede tolerar el uso de aceite o grasa, por lo que los rodamientos deben poder funcionar con una larga vida útil sin estos lubricantes tradicionales. Cuando pueden especificarse, las guías en miniatura tienen una vida útil más larga en entornos corrosivos que las guías lineales en bolas debido a su simplicidad.

Fácil instalación y mantenimiento: Las guías lineales en miniatura suelen estar diseñadas para facilitar su instalación y mantenimiento, con características como orificios de montaje pretaladrados y algunas presumen de poder desmontarse fácilmente para su limpieza o sustitución. Para la instalación de la guía en el conjunto de la máquina, un resalte mecanizado contra el que registrar la guía es una característica de diseño importante cuando es importante una alineación precisa: la mayoría de las guías especifican un borde de registro para este fin. Los patines suelen incluir orificios roscados ciegos en la cara superior para montar el conjunto móvil.

Algunos bloques tienen rascadores que pueden instalarse en la cara delantera y trasera del patin para mantener los rodamientos de bolas lo ms limpios posible y reducir las necesidades de mantenimiento. También se incluye en varios modelos de patines un orificio de lubricación: el diseñador querrá asegurarse de que el montaje del conjunto permita el acceso a este orificio para su mantenimiento.

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Casquillo lineal con eje redondo vs. guías de carril profiled. ¿Cuál utilizar?

Alta precisión y exactitud: Las guías lineales en miniatura proporcionan un movimiento lineal preciso y exacto, esencial en aplicaciones como la fabricación de semiconductores, la automatización de laboratorios y otras tareas de alta precisión. Hay varias técnicas que los fabricantes utilizan para mejorar la precisión de las guías lineales, incluida una característica ajustable por el usuario en el patín para precargar el rodamiento. El aumento de la precarga aprieta uniformemente las bolas de la pista de rodadura del patin contra el carril para disminuir cualquier holgura que cree la carga.

Baja fricción y movimiento suave: Las guías lineales en miniatura están diseñadas con varias técnicas inteligentes de retorno de bolas que se adaptan a su pequeño factor de forma para minimizar la fricción y garantizar un movimiento suave del bloque a lo largo del raíl. Evitar las vibraciones creadas por el movimiento del patin sobre el raíl es un objetivo de diseo importante, sobre todo en aplicaciones en las que el control y la precisin son primordiales, como la generacin de imgenes o el corte preciso.

Gran capacidad de carga en relación con su tamaño: A pesar de su pequeño tamaño, las guías lineales en miniatura pueden soportar cargas relativamente elevadas gracias a la inclusión de rodamientos lineales de bolas de un diámetro lo más grande posible. Si no se requiere una fricción ultrabaja, entonces el diseñador haría bien en considerar una guía lineal, que normalmente puede soportar entre cuatro y ocho veces la carga de una guía de rodamiento de bolas, manteniendo un perfil lo suficientemente bajo como para ser considerada un rodamiento lineal en miniatura.

Es importante conocer el momento que se aplicará al conjunto de cojinetes por las cargas desplazadas. Algunos raíles de guiado en miniatura, como los de THK, tienen dos pistas de rodadura incorporadas en el cuerpo del patin que pueden recibir cargas en todas las direcciones, así como sostener un momento aplicado utilizando un solo raíl.

Las guías lineales en miniatura de WON también proporcionan una capacidad de carga excepcional en un espacio muy reducido con un sistema de recirculación de bolas de cuatro puntos de contacto que presenta ángulos de carga de 45 grados para acomodar cargas desde muchas direcciones.

Aplicaciones de las guías lineales en miniatura

Las guías lineales en miniatura son las favoritas de los diseñadores cuando se enfrentan a la necesidad de un movimiento lineal de perfil bajo, ligero o muy preciso. Algunas de las aplicaciones en las que encuentran uso son:

  • sistemas médicos, científicos e industriales de captura de imágenes y fotónicos en los que la baja vibración y el movimiento suave y repetible son importantes para el enfoque, la alineación de láseres y el posicionamiento;
  • efectores finales de automatización industrial donde se necesita un posicionamiento preciso y ligero;
  • impresión 3D y mecanizado CNC para el posicionamiento preciso de piezas y cabezales de herramientas en pequeños volúmenes;
  • las aplicaciones de metrología e inspección utilizan guías lineales en miniatura para sus tareas de medición de alta precisión;
  • la maquinaria de envasado y etiquetado a pequeña escala recurre a las guías lineales en miniatura cuando es importante un posicionamiento preciso; y
loscomponentes de satélites, sistemas de guiado y otras aplicaciones aeroespaciales utilizan guías en miniatura para ahorrar peso.
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Sobre el autor

Jure Pleško es copropietario de Tuli, una empresa familiar que ayuda a ingenieros mecánicos innovadores suministrándoles elementos de maquinaria para montar máquinas y dispositivos. Como parte de una tradición familiar, creció con elementos de maquinaria desde una edad temprana y también completó sus estudios de ingeniería mecánica, obteniendo un máster en Ingeniería Mecánica. Cuando era un niño de 2 años también fue la inspiración para el nombre de la empresa, porque en aquella época gritaba mucho y de ahí el nombre Tuli, que traducido significa gritar. El propio Jure es un ingeniero mecánico innovador, lo que demostró durante sus años de estudiante con la construcción de un vehículo eléctrico, que también fue premiado por el Fondo Esloveno de Desarrollo de Recursos Humanos y Becas.

 

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