Un sistema lineal es un conjunto que mueve y posiciona una carga a lo largo de un eje recto. A diferencia de una simple guía lineal, que solo guía, un sistema lineal incluye todos los componentes necesarios para un movimiento controlado: guía, accionamiento, sensores y control. Según el fabricante y la versión, también se denomina eje lineal, módulo lineal o unidad lineal.
Los sistemas lineales se encuentran en máquinas de embalaje, instalaciones de manipulación, equipos médicos y sistemas de medición. Allí donde una herramienta, un sensor o una pieza deba llevarse a una posición determinada, trabaja un sistema lineal.
Estructura de un sistema lineal
- Guía: soporta la carga, absorbe fuerzas y momentos y define la dirección del movimiento. Normalmente se trata de una guía lineal formada por un carril guía y un carro de guía.
- Accionamiento: genera el movimiento, por ejemplo mediante correa dentada, husillo, cremallera o motor lineal.
- Sensores: los finales de carrera limitan el recorrido, los sistemas de medición de posición comunican la posición al control.
- Control: define posición, velocidad y aceleración y regula el accionamiento.
- Estructura portante: perfiles o placas base alojan la guía y el accionamiento y unen el sistema lineal con la máquina.
Tipos de accionamiento de un vistazo
El accionamiento adecuado depende sobre todo de la carrera, la velocidad, la fuerza y la precisión:
| Accionamiento | Ventajas | Límites |
|---|---|---|
| Correa dentada | altas velocidades, recorridos largos | precisión y fuerzas medias |
| Husillo de bolas | alta precisión, transmisión de fuerza precisa | poco adecuado para recorridos muy largos |
| Cremallera | recorridos largos, cargas elevadas | velocidad moderada |
| Motor lineal | transmisión de fuerza sin elementos mecánicos intermedios, alta dinámica | por lo general costes más elevados |
Hasta qué punto pueden trabajar juntos guía y accionamiento lo muestra el ejemplo de aplicación máquina de corte por chorro de agua: en ella, un motor lineal está integrado directamente en el perfil del raíl de la guía lineal Franke y mueve el cabezal de corte con precisión.
Dimensionar un sistema lineal en seis pasos
- Determinar el caso de carga: peso de las piezas móviles, fuerzas de mecanizado y momentos alrededor de los tres ejes.
- Definir carrera y espacio de instalación: longitud de carrera, altura de montaje y anchura disponible. Para grandes anchuras es recomendable un par de guías monocarril con par de carros individuales, porque la anchura de guiado se puede elegir libremente.
- Aclarar la dinámica: velocidad, aceleración y tiempo de ciclo. Para una alta dinámica, la guía lineal tipo FDH con carro está equipada con rodamientos angulares.
- Comprobar el entorno: humedad (tipo FDC con carro), campos magnéticos (tipo FDD con carro), sector alimentario y sala limpia (tipo FDE con carro) o vacío (tipo FDI con carro).
- Elegir el accionamiento: según carrera, fuerza y precisión, véase la tabla anterior.
- Completar sensores y accesorios: finales de carrera para las posiciones finales, carros con bloqueo para fijar posiciones, rascadores metálicos contra la suciedad gruesa y tapones para los taladros del carril.
La guía como base del sistema lineal
La guía lineal determina cuánta carga soporta un sistema lineal, con qué precisión y suavidad funciona y cuánto mantenimiento necesita. Franke suministra esta base: guías lineales de aluminio con pistas de rodadura de alambre insertadas y grandes rodillos. Los rodamientos de los rodillos están lubricados de por vida y la guía funciona sin mantenimiento. Más información en El principio Franke en las guías lineales.
Como los carriles y los carros son de aluminio, encajan especialmente bien en sistemas lineales con perfiles de aluminio: se excluyen las deformaciones por temperatura entre la guía y la estructura portante. Al mismo tiempo se reduce la masa en movimiento, lo que beneficia al accionamiento y a la dinámica. Hasta dónde se puede reducir el peso lo muestra la página Guías lineales en construcción ligera.
El punto de partida es el raíl perfilado con carro tipo FDA: silencioso, de marcha suave y con rodillos sellados sobre rodamientos de agujas. Para sistemas lineales con un presupuesto ajustado existe el tipo FDB con carro con rodillos sobre rodamientos de bolas.
¿Sistema lineal estándar o personalizado?
Muchos sistemas lineales se pueden construir con guías del programa estándar. Cuando el espacio de instalación, el peso, la forma del perfil o el material plantean requisitos especiales, Franke adapta los perfiles de carril y los carros. Se muestran ejemplos en las páginas Guías lineales personalizadas y Materiales alternativos. Las preguntas frecuentes sobre guías lineales responden a dudas habituales sobre compatibilidad, velocidades y mantenimiento.
Preguntas frecuentes sobre el sistema lineal
¿Cuál es la diferencia entre guía lineal y sistema lineal?
Una guía lineal guía una carga a lo largo de una trayectoria recta y absorbe fuerzas y momentos. Un sistema lineal incluye además accionamiento, sensores y control y mueve así la carga de forma controlada a una posición determinada.
¿Qué accionamientos se utilizan en los sistemas lineales?
Son habituales la correa dentada para altas velocidades y recorridos largos, el husillo de bolas para alta precisión, la cremallera para recorridos largos y cargas elevadas y el motor lineal para alta dinámica.
¿Qué papel desempeña la guía lineal en el sistema lineal?
Determina la capacidad de carga, la precisión de desplazamiento, la suavidad de marcha y el mantenimiento del sistema lineal. Las guías lineales sin mantenimiento como las de Franke reducen el esfuerzo durante toda la vida útil.
¿Cómo se dimensiona un sistema lineal?
Primero se determinan el caso de carga, la carrera, el espacio de instalación y la dinámica, y después se comprueban las condiciones ambientales. De ahí resultan el tipo de guía y el accionamiento. Por último se añaden sensores como los finales de carrera y accesorios como los bloqueos.
¿Por qué las guías de aluminio son adecuadas para sistemas lineales?
Tienen una masa en movimiento reducida y se dilatan con la temperatura igual que las estructuras portantes de aluminio. Por eso se excluyen las deformaciones por temperatura entre guía y perfil.
Más términos en el glosario Franke: Guía lineal | Sistemas lineales | Guías de rodillos | Tecnología lineal | Final de carrera
Franke también fabrica guías lineales a medida según sus especificaciones: Guías lineales personalizadas