Diseño de rack único vs. diseño de rack doble

Los actuadores de piñón y cremallera ofrecen los rangos más amplios de par y rotación en comparación con otros mecanismos de conversión para convertir fuerza lineal en par rotacional. Presentan una alta eficiencia mecánica y los pares que pueden producir varían desde un par de Nm hasta varios miles de Nm.

Sin embargo, una posible desventaja del diseño de piñón y cremallera es el juego. Este se produce cuando los engranajes de piñón y cremallera no están completamente alineados y existe una pequeña separación entre cada conexión de engranaje. Esta desalineación puede causar desgaste en los engranajes durante la vida útil del actuador, lo que a su vez aumenta el juego.

Una unidad de doble cremallera utiliza un par de cremalleras en lados opuestos del piñón. Esto ayuda a eliminar el juego causado por una fuerza contraria, duplica el par de salida de la unidad y aumenta la eficiencia mecánica del sistema. En el actuador de doble efecto que se muestra en la Figura 3, las dos cámaras laterales se llenan con aire presurizado, lo que empuja los pistones hacia el centro y, para devolverlos a su posición inicial, la cámara central se presuriza a su vez.

Función

Los actuadores neumáticos de piñón y cremallera pueden ser de simple o doble efecto. También pueden proporcionar múltiples topes.

Acción simple vs. acción doble

En un actuador de simple efecto, el aire solo se suministra a un lado del pistón y es responsable de su movimiento en una sola dirección. El movimiento del pistón en la dirección opuesta lo realiza un resorte mecánico. Los actuadores de simple efecto ahorran aire comprimido, pero trabajan en una sola dirección. Una desventaja de los cilindros de simple efecto es la fuerza de salida inconsistente a lo largo de una carrera completa debido a la fuerza opuesta del resorte. La Figura 4 muestra un actuador rotatorio neumático de doble cremallera de simple efecto.

En un actuador de doble efecto, se suministra aire a las cámaras a ambos lados del pistón. Una mayor presión de aire en un lado puede impulsar el pistón hacia el otro. Los actuadores de doble efecto se utilizan cuando es necesario realizar trabajo en ambas direcciones. La figura 5 muestra un actuador rotatorio neumático de doble cremallera y doble efecto.

Una de las ventajas de los cilindros de doble efecto es la fuerza de salida constante en todo su rango de rotación. Las desventajas de los cilindros de doble efecto son la necesidad de aire comprimido para el movimiento en ambas direcciones y la falta de una posición definida en caso de un fallo de alimentación o presión.

Posicionamiento múltiple

Algunos actuadores de piñón y cremallera pueden detenerse en múltiples posiciones a lo largo de una rotación controlando la presión en los puertos. Las posiciones de parada pueden estar en cualquier secuencia, lo que permite al actuador pasar selectivamente por una posición de parada intermedia.

Pernos de tope de recorrido

Los pernos de tope de carrera se encuentran en el lateral del cuerpo del actuador (como se muestra en la Figura 6) y permiten ajustar las posiciones finales de los pistones al limitar la rotación del piñón desde el interior. Al instalar el actuador, introduzca ambos pernos de tope de carrera hasta que toquen la tapa del mismo. Continúe atornillando el perno de tope de carrera izquierdo hasta que la ranura del piñón, visible en la parte superior, gire a una posición paralela a la longitud del cuerpo del actuador.