Diseño de bastidor simple frente a diseño de bastidor doble

Los actuadores de cremallera y piñón ofrecen la mayor variedad de par y rotación en comparación con otros mecanismos de conversión de fuerza lineal a par rotacional. Poseen una alta eficiencia mecánica y los pares que pueden generar oscilan entre unos pocos Nm y varios miles de Nm.

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

Un actuador de doble cremallera utiliza un par de cremalleras en lados opuestos del piñón. Esto ayuda a eliminar la holgura debida a una fuerza contraria, duplica el par de salida 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 comprimido, que empuja los pistones hacia el centro. Para que los pistones regresen a su posición inicial, la cámara central se presuriza a su vez.

Función

Los actuadores neumáticos de cremallera y piñón pueden ser de simple o doble efecto. Además, es posible que estos actuadores ofrezcan múltiples paradas.

Actuación simple versus actuación doble

En un actuador de simple efecto, el aire se suministra únicamente a un lado del pistón y es responsable de su movimiento en una sola dirección. El movimiento del pistón en la dirección opuesta se realiza mediante un resorte mecánico. Los actuadores de simple efecto ahorran aire comprimido, pero realizan trabajo en una sola dirección. Una desventaja de los cilindros de simple efecto es la fuerza de salida inconsistente a lo largo de todo el recorrido debido a la fuerza del resorte opuesto. La figura 4 muestra un actuador rotativo neumático de doble cremallera de simple efecto.

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

Una de las ventajas de los cilindros de doble efecto es la fuerza de salida constante a lo largo de todo el rango de rotación. Sus inconvenientes radican en la necesidad de aire comprimido para el movimiento en ambas direcciones y en la falta de una posición definida en caso de fallo de alimentación o presión.

Posicionamiento múltiple

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

pernos de tope de viaje

Los pernos de tope de recorrido 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 limitando la rotación del piñón desde el interior. Al instalar el actuador, apriete ambos pernos de tope de recorrido hasta que hagan contacto con la tapa del tope. Continúe atornillando el perno de tope de recorrido izquierdo hasta que la ranura del piñón visible en la parte superior gire hasta quedar paralela a la longitud del cuerpo del actuador.