Los motores lineales impulsan el movimiento industrial de alta velocidad

Un equipo japonés de integración de sistemas se asoció con Yamaha para implementar actuadores de un solo eje accionados por motor lineal, con el objetivo de aumentar la productividad de la automatización de fábricas y resolver las limitaciones mecánicas de los accionamientos convencionales de husillo de bolas. La implementación se centra en reducir los tiempos de ciclo de los procesos y consolidar los flujos de trabajo de múltiples etapas dentro de una instalación de fabricación.

Desafíos operativos en la manipulación de piezas
El usuario final requería una solución de ingeniería para aumentar la velocidad de manipulación de las piezas a través de dos secuencias de automatización específicas. El primer proceso requería transportar materiales a lo largo de una distancia de 500 milímetros. Los accionamientos de husillo de bolas existentes no podían operar más rápido debido a la física de la velocidad crítica, una limitación mecánica en la que la longitud no soportada del husillo giratorio restringe velocidades de rotación más altas sin inducir vibraciones severas.

El segundo proceso implicaba cuatro operaciones distintas gestionadas por dos accionamientos de husillo de bolas separados, con un robot intermedio que transfería las piezas entre ellos. Este mecanismo de transferencia conllevaba un alto riesgo de errores de manipulación y ocupaba un espacio significativo en la planta de la fábrica. Además, el equipo de mantenimiento tenía dificultades para mantener una alineación precisa entre los accionamientos separados a lo largo del tiempo. Combinar las dos configuraciones existentes en un accionamiento de husillo de bolas unificado más largo no era mecánicamente viable, ya que extender la longitud de la carrera reduce inherentemente el umbral de velocidad crítica, lo que habría ralentizado aún más la producción.

Implementación de la tecnología de motores lineales
Para eludir los límites de velocidad de rotación del equipo heredado, el equipo de integración reemplazó los accionamientos mecánicos existentes con actuadores de motor lineal de un solo eje PHASER. A diferencia de los sistemas de husillo de bolas, los motores lineales proporcionan un movimiento de traslación directo sin enlaces mecánicos rotativos, lo que permite una aceleración más rápida y un rendimiento dinámico constante en distancias de carrera más largas. Los modelos MF especificados utilizan imanes planos para generar un alto empuje, admitiendo cargas útiles de hasta 160 kg.

El cliente seleccionó esta arquitectura específica debido a su sistema integrado de medición de posición magnética y a sus capacidades multicarro. Los codificadores magnéticos semiabsolutos ofrecen una retroalimentación de posición continua en distancias de recorrido extendidas, al tiempo que resisten la contaminación ambiental por suciedad, condensación y aceite de maquinaria. Esta configuración de control de bucle cerrado mantiene el posicionamiento del carro con una repetibilidad de ±5 µm. Además, el diseño lineal cuenta con menos componentes deslizantes que un eje accionado por husillo, lo que reduce el ruido acústico y utiliza cubiertas de acero inoxidable para evitar la entrada de partículas.

Consolidación de procesos y resultados cuantificables
Para la operación de transporte inicial de 500 milímetros, el reemplazo del accionamiento de husillo de bolas por el actuador lineal produjo una reducción aproximada del 40 por ciento en el tiempo de ciclo.

Para resolver los errores de transferencia y las limitaciones de espacio en el proceso de múltiples etapas, el equipo de integración implementó una sola unidad lineal de un metro de longitud. Esta configuración de hardware permitió que múltiples carros operaran en un solo eje, gestionados por un programa integrado de prevención de colisiones. Al consolidar las cuatro operaciones en un único sistema en línea, la instalación eliminó el paso de transferencia robótica intermedia, mitigando así los errores de manipulación y reduciendo la huella física del equipo. En consecuencia, el tiempo de ciclo total para esta secuencia de producción específica disminuyó de 2,04 segundos a 1,76 segundos.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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