Informe detallado sobre tecnología

Las ventajas del seguidor de leva

Bloque de rolinera totalmente cerrado de seguidor de leva.

Las ventajas del seguidor de leva

Añadir movimiento lineal a robots articulados amplía la flexibilidad y el perímetro de trabajo. Las rieles del 7° eje que permiten este movimiento lineal brindan la misma funcionalidad pero difieren en una característica importante de diseño: el sistema de rodamientos antifricción que se usa para soportar y guiar las rieles.

Los compradores de rieles pueden seleccionar sistemas que incorporen una de dos opciones principales: seguidores de leva o guías de perfil. El presente informe técnico analiza cómo difieren estos sistemas en cuanto a funcionamiento, instalación, mantenimiento y vida útil.

Lo básico sobre rodamientos

El seguidor de leva, también conocido como cojinete, consta de un rodamiento cilíndrico montado en el extremo de un perno. El seguidor de leva está montado sobre un riel guía y usa una configuración de bloque simple.

Un sistema de varios seguidores de leva se dispone en la parte superior y en el(los) costado(s) del riel para brindar soporte al robot en todas las direcciones. Una escobilla sobre el bloque limpia el riel para eliminar impurezas, lo que incluye restos de pintura y soldaduras. Los rodamientos están completamente encerrados en el bloque, para evitar su contaminación.

La guía de perfil, a veces llamada rodamiento lineal y que se usa en rieles lineales generalmente, consta de dos filas de rodamientos cilíndricos pequeños. Cada fila está montada sobre una superficie inclinada contrapuesta del riel guía de acero rectificado, lo que brinda soporte vertical (carga) y guía lateral para el robot. La guía de perfil brinda una guía lineal precisa, estable y regular, pero, incluso con las escobillas, los rodamientos son propensos a la contaminación.

En comparación con la guía de perfil, los elementos cilíndricos de rodamiento del seguidor de leva suelen ser más grandes. Si bien los rodamientos de una guía de perfil entran en contacto directo con el riel guía, el seguidor de leva tiene un anillo externo, o pista, que brinda un punto de contacto más firme entre el rodamiento y el riel.

Los elementos más grandes de rodamiento y el uso de la pista externa suponen que los seguidores de leva usualmente tienen una mayor geometría general en comparación con las guías de perfil. En la mayoría de las aplicaciones, esta diferencia de tamaño es irrelevante.

El ángulo de contacto del rodamiento antifricción y el riel guía es fundamental. Para las rieles equipadas con guía de perfil es fundamental que todos los componentes de reemplazo (sea la guía propiamente o el riel guía) tengan ángulos que coincidan de manera exacta. No existe una estandarización en este sentido. Los seguidores de leva se usan con un riel guía rectangular simple, por lo que esto no constituye un problema. El rodillo o el riel pueden reemplazarse de manera independiente entre sí, sin ocasionar problemas de desempeño. Sin embargo, algunos seguidores de leva son diferentes porque incorporan superficies de contacto perfiladas y ligeramente curvadas que aportan ventajas de rendimiento y vida útil.

Guía de perfil típica.
Seguidores de leva típicos.

Cargas, velocidades y precisión

La construcción totalmente metálica y las mayores superficies de contacto de los seguidores de leva generalmente los hacen más aptos para las cargas mayores que se requieren para soportar robots de mayor tamaño. El diseño resistente del seguidor de leva proporciona un desempeño más confiable en aplicaciones de gran inercia creadas por cambios rápidos del movimiento lineal. En aplicaciones en las que se necesita un movimiento lineal más rápido, el seguidor de leva tiene una ventaja sobre la guía de perfil, como resultado de su elemento de rodamiento de mayor tamaño. Los elementos cilíndricos más pequeños en la guía de perfil están más sujetos a sufrir daños cuando funcionan a velocidades relativamente altas.

Existen diversos requisitos de precisión para los robots y las rieles de soporte del 7° eje. Los compradores pueden especificar el nivel de precisión o rigidez necesario independientemente del dispositivo antifricción utilizado. Los seguidores de leva y las guías de perfil ofrecen una gama de opciones de precisión. La precisión de movimiento de +/- 0.5 mm puede alcanzarse fácilmente. Sin embargo, esta precisión depende tanto del riel guía como de los rodillos. Estos componentes funcionan juntos como un sistema.

Los seguidores de leva ofrecen el beneficio de ajuste al establecer el par de torsión previo a las cargas. Mayores cargas previas brindan mayor rigidez y precisión, pero el exceso de carga previa añade tensión que aumenta el desgaste del componente. Los usuarios pueden ajustar el seguidor de leva para lograr el equilibrio deseado entre precisión y vida útil.

Dificultades físicas y ambientales

Los seguidores de leva y las guías de perfil incorporan elementos de diseño como blindajes, sellos y cubiertas para evitar la contaminación de los elementos internos de rodamiento. Para los desechos grandes como virutas metálicas, los enfoques de protección para las guías de perfil y los seguidores de leva son igualmente eficaces.

En aplicaciones en las que hay presencia de partículas finas contaminantes, como fundición, pintura o rociado, estos blindajes no son eficaces para evitar el ingreso de contaminación potencialmente perjudicial cuando se trata de guías de perfil. El polvo, hollín y otros abrasivos logran entrar en el rodamiento, consumen el lubricante y aceleran el desgaste en las superficies de contacto.

Los seguidores de leva, con rodamientos totalmente cerrados y un mayor tamaño de sus elementos rodantes, son mucho más resistentes a estos tipos de duros ambientes industriales. Los rodillos cilíndricos internos de mayor tamaño, así como la gran pista externa que va montada sobre el riel guía, están simplemente mejor acondicionados para rodar sobre los desechos.

Cualquiera que haya sufrido una caída al usar una patineta o patines antiguos con ruedas metálicas es dolorosamente consciente de lo que sucede cuando los desechos se interponen entre las ruedas y la acera. Casi lo mismo sucede con las guías de perfil. En una pista, el elemento rodante de una guía de perfil generalmente deja de rotar al toparse con desechos y se desliza sobre el riel guía, lo que acelera el desgaste del riel y del rodamiento. En los peores casos, uno o más elementos rodantes se desprenderán del bloque de soporte, con posibles resultados catastróficos.

Güdel TrackMotion TMF-3 con rodamientos totalmente cerrados.
Güdel TrackMotion TMF-3 con rodamientos totalmente cerrados.
Güdel La parte superior de TrackMotion (TrackMotion Overhead, TMO) utiliza la última tecnología de seguidores de leva y movimiento lineal disponible en todos los módulos de TrackMotion.
Güdel La parte superior de TrackMotion (TrackMotion Overhead, TMO) utiliza la última tecnología de seguidores de leva y movimiento lineal disponible en todos los módulos de TrackMotion.

Mantenimiento y reparación

Generalmente, las rieles de robot tienen una vida útil total de 10 a 15 años. Durante ese tiempo será necesario algún mantenimiento, lo que generalmente significa reemplazar uno o más de los rodamientos antifricción. Determinar cuándo realizar este reemplazo es más fácil para el seguidor de leva.

Para ambos sistemas, la evaluación del desgaste del riel puede realizarse de manera relativamente sencilla, mediante una inspección visual. El desgaste del calibrador en los rodamientos antifricción también requiere inspección visual. Los seguidores de leva tienen la ventaja en este aspecto, porque pueden retirarse e inspeccionarse fácilmente. La observación de la guía de perfil requiere la movilización de transportes completos fuera del extremo de los rieles guía, lo cual es evidentemente una actividad tediosa y prolongada.

Por lo tanto, el fácil acceso al seguidor de leva también constituye un beneficio cuando se deben reemplazar los rodamientos, bien sea por el desgaste normal o debido a un choque o accidente. Un seguidor de leva individual puede retirarse, reemplazarse y ajustarse fácilmente en 10 minutos. El tiempo de reemplazo equivalente de una guía de perfil posiblemente amerite un turno completo de producción, tiempo durante el cual el robot se mantiene inactivo.

Las ventajas del seguidor de leva

Las unidades de pista equipadas con seguidor de leva generalmente comienzan con una inversión algo superior, pero esta se recupera fácilmente en el menor tiempo necesario de inspección, mantenimiento y reemplazo. Tomando en cuenta que la pista típica para robot requerirá múltiples reemplazos de rodamiento durante su vida útil, la inversión financiera para toda la vida útil del seguidor de leva es considerablemente menor que para la de las guías de perfil.

Entre los beneficios adicionales del seguidor de leva se encuentran una mayor fiabilidad y que prácticamente no necesita cubiertas para las rieles. Esto es un resultado directo de la capacidad del seguidor de leva para soportar el daño y el desgaste que originan los desechos, en particular los contaminantes finos que se encuentran en ambientes de producción sucios. En cuanto a la fiabilidad, mantenimiento y costo total de la propiedad de ejes lineales para robots articulados, los seguidores de leva generalmente brindan una opción superior.

Los seguidores de leva de Güdel están diseñados como cartuchos que pueden reemplazarse en 10 minutos.
Los seguidores de leva de Güdel están diseñados como cartuchos que pueden reemplazarse en 10 minutos.
Integración vertical de la tecnología Güdel de movimiento lineal de los seguidores de leva, cremalleras y rieles, así como de cada componente necesario en módulos estándar para cargas útiles dinámicas y estáticas. Ilustraciones: configuraciones de la parte superior de TrackMotion (TMO) para montaje en el techo; montaje en la pared; elevado; y montaje en el suelo TrackMotion (TrackMotion Floor, TMF).
Integración vertical de la tecnología Güdel de movimiento lineal de los seguidores de leva, cremalleras y rieles, así como de cada componente necesario en módulos estándar para cargas útiles dinámicas y estáticas. Ilustraciones: configuraciones de la parte superior de TrackMotion (TMO) para montaje en el techo; montaje en la pared; elevado; y montaje en el suelo TrackMotion (TrackMotion Floor, TMF).

Acerca de Güdel Inc.
Güdel Inc. es la filial en EE. UU. de Güdel Group, un fabricante global de productos, sistemas y servicios de automatización robótica. Güdel suministra módulos de movimiento lineal, unidades de movimiento de robots sobre rieles, robots cartesianos y sus componentes a los OEM, integradores de sistemas y fabricantes de máquinas que prestan servicios a las industrias automotriz, aeroespacial, logística, de industria pesada y de generación de energía. Güdel Inc. se encuentra en Ann Arbor, Michigan, en una instalación especial de 45,000 pies cuadrados que brinda a los clientes norteamericanos asistencia en ingeniería, diseño, producción y servicio al cliente.

Güdel Group fue fundado en 1954. Con sede central en Langenthal, Suiza, hoy Güdel opera en más de 30 ubicaciones en todo el mundo.

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