Líneas rectas: una guía para guías lineales en aplicaciones robóticas

Los ingenieros y los fabricantes utilizan cada vez más robots para incrementar la productividad y la clave de estas maravillas de la ingeniería está en las guías lineales. Martin Ahner, director de la Norelem Academy, analiza los distintos factores que hay que tener en cuenta cuando se eligen estos componentes.

Cada vez más, los robots se ven como la respuesta a muchos de los retos planteados en la industria manufacturera y la ingeniería. Desde una mayor productividad hasta la superación de falta de competencias, pasando por el incremento de la automatización e incluso la lucha contra la pandemia permitiendo que más trabajadores cambien al teletrabajo, los robots son la clave para avanzar hacia la cuarta revolución industrial que ya está en marcha.

El mercado de la robótica alcanzó 39,72 mil millones de dólares estadounidenses en 2019 y se espera que alcance una TCCA del 25,35% de 2020 a 2025, según Mordor Intelligence. En el pasado los robots se veían generalmente como unos activos de capital de gran desembolso con un ROI bajo, pero se espera que el crecimiento pase de grandes y costosos robots a robots colaborativos mucho más pequeños, conocidos como cobots. A menudo estos cobots son mucho más asequibles con plazos de amortización mucho más cortos gracias a la bajada de precios de los sensores, costes de componentes y una mayor implementación.

Las guías y raíles lineales pertenecen al grupo de componentes de este tipo que son fundamentales para la robótica y la implementación futura. Es obvio que es fundamental para los ingenieros evaluar estos componentes con sensatez y no analizar solo los costes sino valorar todo, desde el rendimiento y la precisión hasta la longevidad y las necesidades futuras de mantenimiento.

El concepto y los beneficios de la robótica son sencillos: en esencia los robots realizan tareas concretas contribuyendo así a simplificar trabajos recurrentes y monótonos. Entre los ejemplos que podemos encontrar están la simple ayuda de las herramientas de elevación mediante la automatización completa con robots industriales.

Para que los robots realicen estas tareas día tras día y se muevan con la mayor rapidez y precisión, muchos se basan en sistemas con guías lineales. Por ejemplo, los robots de soldadura en la industria de automoción se basan en sistemas que son guías lineales para soldar piezas con precisión.

La elección de las guías lineales se basa en la aplicación, la estructura de la máquina, el espacio de montaje, el entorno de funcionamiento, la carga, la velocidad, el recorrido, la precisión y la vida útil necesaria del componente.

De estos factores, el espacio de montaje y la precisión son posiblemente las principales características para realizar la selección. Norelem ofrece una gama completa de soluciones, como por ejemplo guías de perfil, carros guía, guías de deslizamiento de plástico con carros guía correspondientes, y muchas más. Estos componentes no se corresponden con ninguna DIN, es decir, no son componentes normalizados, pero son componentes estandarizados en los que las medidas se adaptan a los componentes contiguos.

La clase de precisión de la guía lineal desempeña un papel importante en el comportamiento del deslizamiento del cojinete, que es la característica de rendimiento que la mayoría de la gente asocia con el término “precisión”. Independientemente del tamaño, la precarga o la configuración de montaje, el paralelismo entre los bordes de referencia del carril y el bloque determina en última instancia la precisión del deslizamiento del sistema de guiado. Esta tolerancia del paralelismo especifica el comportamiento del bloque de deslizamiento en cuanto a su colocación cuando se mueve por el carril.

Si se eligen las guías lineales erróneas, el bloque de deslizamiento posiblemente se desvíe arriba y abajo o de lado a lado mientras se mueve por el carril. En robótica, donde la precisión es clave, esto simplemente no se puede permitir. La amplia gama de guías lineales de Norelem ofrece una gran variedad de niveles de precisión adecuados para muchas aplicaciones.

Los ingenieros también pueden utilizar rodamientos lineales de bolas que están disponibles con o sin función de auto alineación. Las versiones normales en acero inoxidable de Norelem tienen, además, una jaula de plástico, mientras que los modelos con autoalineación tienen una carcasa de plástico con placas patín que facilitan la corrección de las desalineaciones para compensar las tolerancias y prevenir la inclinación.

Junto con el montaje y la precisión los ingenieros deben considerar debidamente la vida útil, el mantenimiento y el servicio de las guías lineales. Estos componentes deben ser capaces de soportar el entorno en el que se instalan durante un largo tiempo y sin averías para minimizar, así, las paradas del robot.

Deben tomarse una serie de precauciones según el entorno. Debido a la presencia de elementos en movimiento, las guías lineales deben estar en un entorno lo más limpio y sin residuos posible. Si se deposita suciedad en los carriles, los elementos de deslizamiento pueden perder su lubricación y, de esta forma, interferir en la velocidad y precisión de desplazamiento, lo que compromete el funcionamiento global del robot.

Dado que no se puede garantizar un entorno limpio en todo momento, se puede añadir una opción de lubricación superior a la guía lineal para contribuir al aumento de la vida útil de la guía en un entorno más sucio. Las guías lineales también se pueden proteger con carcasas lineales, como las de la gama de Norelem, para prevenir, de esta forma, la entrada de suciedad y polvo en los cojinetes. Y para simplificar los trabajos de mantenimiento, las carcasas tienen un orificio de engrase que permite la lubricación de los cojinetes cuando sea necesario.

Los robots son una inversión de capital relativamente grande y, como tal, es importante protegerlos de manera eficaz para que no sufran ningún daño imprevisto o se deposite suciedad no deseada que puedan afectar a su rendimiento. Para ello, se pueden utilizar perfiles de aluminio que formen una barrera alrededor del robot, un método simple pero eficaz. Además de perfiles de aluminio, Norelem ofrece una gama completa de otros componentes de montaje como cubiertas, empuñaduras curvas, pinzas y bisagras que contribuyen a la creación de carcasas óptimas.

Como ya se dijo anteriormente, debe evitarse que se produzca cualquier parada para asegurar así que los robots sean eficientes y generen la rentabilidad necesaria. Esto es aún más importante cuando el robot es parte de una línea de producción. Cualquier periodo largo de no funcionamiento del robot puede comprometer las operaciones de toda la fábrica.

Además de proteger al robot y a las guías lineales con componentes de carcasa eficaces, los intervalos de mantenimiento predictivo pueden contribuir a acortar las paradas. También se pueden evitar los tiempos de inactividad mediante el seguimiento del estado, algo para lo que Norelem ha desarrollado componentes estandarizados que pueden avisar del desgaste prematuro, como por ejemplo los componentes de sujeción.

También es aconsejable utilizar componentes cuya disponibilidad y accesibilidad sea inmediata. A menudo las reparaciones o sustituciones de componentes específicos pueden ser costosas y requerir mucho tiempo, sobre todo si es necesaria la intervención de ingenieros especializados para arreglarlos o las piezas tienen que ser pedidas y fabricadas por encargo. En cambio, los componentes normalizados son de fácil acceso y el envío puede ser incluso al día siguiente, haciendo que la parada no sea una preocupación.

Los robots son, sin duda, el futuro de la ingeniería y la fabricación. Para reducir las limitaciones de acceso, sobre todo para pequeñas y medianas empresas, los costes deben mantenerse bajo control y la creación y el mantenimiento del activo debe ser sencillo y fácil.

Con elementos estandarizados como las guías lineales y accesorios como las carcasas, esto deja de ser castillos en el aire. En Norelem disponemos de expertos en la construcción de maquinaria y líneas de producción que están listos para colaborar en cualquier proyecto de robótica y adaptarse a los requisitos de aplicación.