ES2312390T3 - Guia lineal con motor lineal integrado. - Google Patents
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Abstract
Guía lineal con una carcasa de guía (1) que está formada como una viga perfilada y que es una pieza perfilada extruida de aluminio, y con un carril de guía (2) fijado en dicha carcasa, en el cual está apoyado en forma longitudinalmente desplazable por medio de cuerpos rodantes un carro de rodadura (3) que se extiende a través de una abertura longitudinal de la carcasa de guía (1) y que se encuentra parcialmente por fuera de dicha carcasa de guía (1), presentando la guía lineal dentro de la carcasa de guía (1) un accionamiento para el desplazamiento longitudinal del carro de rodadura (3), cuyo accionamiento está construido como un motor eléctrico con una parte de motor dispuesta en la carcasa de guía (1) y una parte de motor dispuesta en el carro de rodadura (3), y estando cerrada la abertura longitudinal por una banda de cubierta (8) de acero inoxidable magnético, para lo cual están introducidas unas tiras magnéticas permanentes (10) en ranuras de la carcasa de guía (1), siendo la parte del motor eléctrico dispuesta en el carro de rodadura (3) una parte primaria (6) de motor que incluye devanados de motor recorridos por la corriente eléctrica, y siendo la parte dispuesta en la carcasa de guía (1) una parte secundaria (7) de motor que consiste en imanes, caracterizada porque la parte secundaria (7) del motor está fijada directamente al carril de guía (2).
Description
Guía lineal con motor lineal integrado.
La invención concierne a una guía lineal con una
carcasa de guía configurada como una viga perfilada que consiste en
una pieza perfilada extruida de aluminio, y con un carril de guía
fijado en dicha carcasa, en el que está apoyado en forma
longitudinalmente desplazable sobre cuerpos rodantes un carro de
rodadura que se extiende a través de una abertura longitudinal de
la carcasa de guía y que se encuentra parcialmente fuera de dicha
carcasa de guía, presentando la guía lineal dentro de la carcasa de
guía un accionamiento para el desplazamiento longitudinal del carro
de rodadura, que está construido como un motor eléctrico con una
parte de motor dispuesta en la carcasa de guía y una parte de motor
dispuesta en el carro de rodadura, y estando cerrada la abertura
longitudinal por una banda de cubierta de acero inoxidable
magnético, para lo cual unas tiras magnéticas permanentes están
introducidas en ranuras de la carcasa de guía, siendo la parte del
motor eléctrico dispuesta en el carro de rodadura una parte
primaria del motor que incluye devanados de motor recorridos por la
corriente eléctrica, y siendo la parte dispuesta en la carcasa de
guía una parte secundaria del motor que está constituida por
imanes.
Se necesitan unidades lineales accionadas en la
construcción de maquinaria, por ejemplo para la automatización. Con
ellas se pueden conseguir altas velocidades de traslación del carro
de rodadura, aproximadamente 5 m/s, junto con, al mismo tiempo,
altas precisiones de posicionamiento. Estas unidades han de
presentar una alta densidad de potencia, es decir que, junto con un
espacio de montaje muy bajo, han de ser capaces de transmitir
fuerzas lo más grandes posible en la dirección de traslación. La
densidad de potencia es la relación entre la fuerza de avance
máxima del carro de rodadura y el espacio de montaje.
Se conoce por el documento
US-A-5606256 una guía lineal en la
que un carro de rodadura está apoyado en forma longitudinalmente
desplazable sobre cuerpos rodantes en un carril de guía de forma de
U en sección transversal. Este carril de guía no está dispuesto en
una carcasa de guía adicional, sino que está montado directamente
sobre un cuerpo de base. La guía lineal contiene como accionamiento
para el desplazamiento longitudinal del carro de rodadura un motor
eléctrico cuya parte primaria de motor con bobinas conductoras
eléctricas está dispuesta por medio de una culata en el espacio
interior del carril de guía y cuya parte secundaria de motor con
imanes está montada por medio de otra culata en el lado inferior del
carro de rodadura. Para la culata portabobinas de la parte primaria
del motor están formados unos salientes de apoyo en el lado interior
del carril de guía. En el lado inferior de la culata portabobinas
se encuentra un grupo de componentes electrónicos. Por encima de la
culata portabobinas, las bobinas están cubiertas con una delgada
placa de plástico. La anchura de la guía lineal viene determinada
aquí por el espesor de las dos alas de la U del carril de guía y por
la anchura del espacio interior del carril de guía que resulta
necesario para la parte primaria del motor con sus distintas
piezas.
En construcciones usuales se guía una mesa
trasladable sobre dos carriles perfilados que llevan cada uno de
ellos varias unidades de circulación de bolas o de rodillos. El
documento WO 00/16468 muestra una guía de mesa con dos carriles
perfilados que puede estar construida como una disposición de
cojinete fijo-cojinete suelto. La parte secundaria
del motor lineal que sirve de accionamiento se encuentra allí entre
los dos carriles perfilados. Esta parte está atornillada con su
construcción de conexión. Su placa de soporte es netamente más
ancha que la anchura de imán permanente necesaria para el
funcionamiento del motor. A esta anchura se suma la anchura de las
unidades de circulación. Por tanto, la anchura del sistema viene
prefijada por la anchura del motor y la anchura de guía. La
densidad de potencia puede incrementarse solamente por medio de
mermas en la fuerza de avance y en la capacidad portante de la
guía.
Por tanto, el objetivo principal en la nueva
construcción de un dispositivo de guía con un motor lineal consiste
en el aumento de la densidad de potencia sin perjudicar
sensiblemente la capacidad portante de la guía del carro de
rodadura ni la rigidez del perfil de la viga de aluminio. Se deberá
conseguir aquí una protección lo mejor posible de la guía, el motor
y el sistema de medida eventualmente empleado contra influencias del
medio ambiente tales como el polvo, la suciedad o las acciones
mecánicas.
Este problema se resuelve según la invención por
el hecho de que la parte secundaria del motor está fijada
directamente al carril de guía. De esta manera, la parte secundaria
del motor y el carril de guía están reunidos en una misma pieza de
montaje, con lo que la anchura del sistema determinada por la
anchura del motor y la anchura de la guía queda reducida con
respecto a disposiciones anteriormente conocidas.
Los cuerpos rodantes mediante los cuales el
carro de rodadura está apoyado sobre el carril de guía en forma
longitudinalmente desplazable pueden estar dispuestos en varias
órbitas continuas, conteniendo cada órbita una fila portante de
cuerpos de rodadura, una fila de retorno de cuerpos de rodadura y
dos arcos de desviación de cuerpos de rodadura que unen estas filas
una con otra. Como cuerpos rodantes pueden emplearse bolas que
vayan guiadas en zapatas de circulación de bolas dispuestas en el
carro de rodadura. Las respectivas bolas de las filas portantes de
las órbitas pueden estar apoyadas aquí en las dos superficies
laterales del carril de guía que discurren en dirección
longitudinal.
Por tanto, las zapatas de circulación de bolas
guían el carro de rodadura sobre el carril de guía y cuidan de que
se mantenga entre la parte primaria del motor y la parte secundaria
de éste un entrehierro necesario para el funcionamiento del motor.
Debido al empleo de la unidad de montaje formada por el carril de
guía y la parte secundaria del motor, así como por el empleo de
zapatas de circulación de bolas, se pueden conseguir una forma de
construcción sensiblemente más compacta y, por tanto, una mayor
densidad de potencia de la guía lineal que en el caso de la guía
lineal descrita en el documento WO 00/16468.
La banda de cubierta puede estar introducida a
través de una hendidura del carro de rodadura y fijada a los
extremos longitudinales de la carcasa de guía, estando dispuesto un
tensor de banda entre al menos un extremo de la banda de cubierta y
la carcasa de guía. Con el tensor de la banda se puede aplicar
mediante un ajuste sin escalones del pretensado una tensión de
tracción en la banda de cubierta precisamente tan grande que se
impida una formación de ondulaciones en esta banda de acero y, por
tanto, se garantice un asiento completo de la banda sobre la tira
magnética permanente. Se evita así un desgaste demasiado grande de
la zona de desviación de la banda en el carro de rodadura. El
tensor de la banda puede estar realizado en forma de un muelle de
tracción. Debido a la tensión de la banda aplicada por medio de la
fuerza del muelle se consigue un asiento completo de la banda de
cubierta sobre la carcasa de guía incluso con desgaste de la zona de
desviación de la banda en el carro de rodadura.
Con el perfil extruido de aluminio de la carcasa
de guía, que puede estar realizado en forma de U, se logra que,
aparte de crear un momento resistente grande contra flexión, se cree
también una protección lo mayor posible contra influencias del
medio ambiente exterior. Unas ranuras en T hacen posible integrar la
unidad lineal accionada en construcciones existentes. Debido al
empleo de la banda de acero pobre en corrosión como medio de
cubierta se evita el efecto de bombeo que en fuelles de pliegues
actúa desventajosamente sobre la protección contra la suciedad. A
consecuencia de una superficie lisa de la banda, en contraste con un
fuelle de pliegues, no se puede acumular suciedad.
Un ejemplo de realización de la invención está
representado en el dibujo y se describe seguidamente con más
detalle. Muestran:
La figura 1, una guía lineal en alzado frontal
con secciones transversales parciales;
La figura 2, una vista en planta de la guía
lineal, pero sin banda de cubierta.
Una guía lineal según la invención, representada
en la figura 1, está constituida por una carcasa de guía 1
aproximadamente de forma de U en sección transversal, la cual puede
estar configurada como una viga perfilada de aluminio (perfil
extruido de aluminio). En esta viga está fijado un carril de guía 2
en el que se apoya un carro de rodadura 3 por medio de bolas que
están retenidas en zapatas 4 de circulación de bolas. Con ayuda de
las bolas portantes en estas zapatas 4 de circulación de bolas se
puede trasladar el carro de rodadura 3 a lo largo del carril de
guía 2. Para su fijación a una construcción de conexión, la carcasa
de guía 1 presenta unas ranuras embutidas. En el carro de rodadura
3 están fijadas un total de cuatro zapatas 4 de circulación de
bolas, estando contiguas a cada lado longitudinal del carril de guía
dos zapatas de circulación de bolas. Éstas son abastecidas de
lubricante, preferiblemente grasa, a través de canales de
lubricación 5. La entrega del lubricante se efectúa por medio de
boquillas de lubricación en embudo dispuestas en ambos lados del
carro de rodadura 3.
Para el desplazamiento del carro de rodadura 3
en la dirección longitudinal de la carcasa de guía 1 y del carril
de guía 2 fijada en ella, la guía lineal presenta un motor eléctrico
(motor lineal) que contiene una parte primaria 6 de motor y una
parte secundaria 7 de motor. La parte primaria 6 del motor incluye
los devanados del motor recorridos por la corriente eléctrica. Esta
parte está atornillada con el carro de rodadura 3 y se mueve
juntamente con éste. La parte secundaria 7 del motor está
constituida por imanes que están pegados sobre el carril de guía
2.
La abertura longitudinal de la carcasa de guía 1
se cierra por medio de una banda de cubierta estacionaria 8 pobre
en corrosión, que es magnetizable y que, por tanto, puede ser
atraída por un imán. La banda de cubierta 8 discurre a través de
una hendidura 9 que está dispuesta en el carro de rodadura 3. A este
fin, al moverse el carro de rodadura 3 a lo largo del carril de
guía 2, una pieza de cabeza, que consiste en plástico y está
dispuesta en un lado frontal del carro de rodadura 3, levanta la
banda de cubierta 8 separándola de la carcasa de guía 1, mientras
que en el otro lado frontal del carro de rodadura 3 otra pieza de
cabeza hace que la banda de cubierta 8 descienda nuevamente hasta
quedar sobre la carcasa de guía. Unas tiras magnéticas permanentes
10, que están pegadas con una capa autoadhesiva dentro de ranuras
previstas para ellas en la carcasa de guía 1, atraen la banda de
cubierta 8 hacia la carcasa de guía 1 y la mantienen allí.
Junto con las piezas de cabeza están fijados al
carro de rodadura 3 unos cepillos rascadores 11. Estos rascan la
banda de cubierta 8 antes de que ésta sea guiada por el carro de
rodadura 3. Se evita así una penetración de partículas de suciedad
relativamente grandes en el espacio interior de la carcasa de guía
1.
La hendidura 9 del carro de rodadura 3 a través
de la cual discurre la banda de cubierta 8 se forma por medio de
una placa ranurada 12 provista de ranuras en T o de una chapa
inserta 13 con la cual puede cubrirse el carro de rodadura 3 en el
lado superior. La ventaja del empleo de la placa ranurada 12
consiste en que se pueden elegir con más flexibilidad las
posiciones de los taladros para la fijación de construcciones de
conexión. Debido a la cubrición del carro de rodadura 3 con la
chapa 13 se reduce la masa de dicho carro de rodadura. Con una
misma fuerza del motor se puede acelerar entonces una masa mayor de
la construcción en uso que ha de moverse.
En ambos lados del carro de rodadura 3 unos
labios de sellado 14 impiden la entrada de suciedad y polvo en el
espacio interior de la carcasa de guía 1. Estos labios previenen un
deterioro de la guía, el motor y el sistema de medida eventualmente
empleado.
Para la evacuación del calor que se produce como
potencia de pérdida del motor, están formadas en el carro de
rodadura 3, en la zona del alojamiento de la parte primaria 6 del
motor, unas aletas de refrigeración 15.
Para impedir una formación de ondulaciones en la
banda de cubierta 8 o para impedir que ésta sea separada
parcialmente de las tiras magnéticas permanentes 10 fijadas a la
carcasa de guía 1, se han dispuesto unos tensores 16 de banda en la
guía lineal. Éstos establecen la unión de la banda de cubierta 8 con
la carcasa de guía 1 y mantienen la banda de cubierta 8 bajo una
ligera tensión de tracción. Como muestra la figura 2, los tensores
16 de la banda se encuentran en los extremos frontales de la carcasa
de guía 1. Sin los tensores 16 de la banda se podría producir una
formación de ondulaciones en la banda de cubierta 8 a consecuencia
del desgaste de las piezas de montaje para la zona de desviación de
la banda en el carro de rodadura 3. El pretensado de la banda de
cubierta 8 puede ajustarse, después del montaje de ésta, con los
tensores 16 de dicha banda.
- 1
- Carcasa de guía
- 2
- Carril de guía
- 3
- Carro de rodadura
- 4
- Zapata de circulación de bolas
- 5
- Canal de lubricación
- 6
- Parte primaria de motor
- 7
- Parte secundaria de motor
- 8
- Banda de cubierta
- 9
- Hendidura
- 10
- Tira magnética permanente
- 11
- Cepillo rascador
- 12
- Placa ranurada
- 13
- Chapa
- 14
- Labio de sellado
- 15
- Aleta de refrigeración
- 16
- Tensor de banda
Claims (6)
1. Guía lineal con una carcasa de guía (1) que
está formada como una viga perfilada y que es una pieza perfilada
extruida de aluminio, y con un carril de guía (2) fijado en dicha
carcasa, en el cual está apoyado en forma longitudinalmente
desplazable por medio de cuerpos rodantes un carro de rodadura (3)
que se extiende a través de una abertura longitudinal de la carcasa
de guía (1) y que se encuentra parcialmente por fuera de dicha
carcasa de guía (1), presentando la guía lineal dentro de la carcasa
de guía (1) un accionamiento para el desplazamiento longitudinal
del carro de rodadura (3), cuyo accionamiento está construido como
un motor eléctrico con una parte de motor dispuesta en la carcasa
de guía (1) y una parte de motor dispuesta en el carro de rodadura
(3), y estando cerrada la abertura longitudinal por una banda de
cubierta (8) de acero inoxidable magnético, para lo cual están
introducidas unas tiras magnéticas permanentes (10) en ranuras de la
carcasa de guía (1), siendo la parte del motor eléctrico dispuesta
en el carro de rodadura (3) una parte primaria (6) de motor que
incluye devanados de motor recorridos por la corriente eléctrica, y
siendo la parte dispuesta en la carcasa de guía (1) una parte
secundaria (7) de motor que consiste en imanes, caracterizada
porque la parte secundaria (7) del motor está fijada directamente
al carril de guía (2).
2. Guía lineal según la reivindicación 1,
caracterizada porque los cuerpos rodantes a través de los
cuales el carro de rodadura (3) está apoyado en forma
longitudinalmente desplazable en el carril de guía (2) están
dispuestos en varias órbitas continuas, conteniendo cada órbita una
fila portante de cuerpos de rodadura, una fila de retorno de
cuerpos de rodadura y dos arcos de desviación de cuerpos de rodadura
que unen estas filas una con otra.
3. Guía lineal según la reivindicación 2,
caracterizada porque los cuerpos rodantes son bolas que van
guiadas en zapatas (4) de circulación de bolas fijadas al carro de
rodadura (3).
4. Guía lineal según la reivindicación 3,
caracterizada porque las respectivas bolas de las filas
portantes de las órbitas están apoyadas en las dos superficies
laterales del carril de guía (1) que discurren en dirección
longitudinal.
5. Guía lineal según la reivindicación 1,
caracterizada porque la banda de cubierta (8) se extiende a
través de una hendidura (9) del carro de rodadura (3) y está fijada
a los extremos longitudinales de la carcasa de guía (1), estando
dispuesto un tensor (16) de banda entre al menos un extremo de la
banda de cubierta (8) y la carcasa de guía (1).
6. Guía lineal según la reivindicación 5,
caracterizada porque en tensor (16) de la banda está
realizado en forma de un muelle de tracción.
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