Cojinetes lisos prácticamente sin desgaste para altas aceleraciones en eyectores de producto

En las máquinas de envasado y llenado, así como en la tecnología de transporte, se necesitan eyectores de productos que puedan separar y expulsar de forma fiable e individual los productos defectuosos del flujo de productos a velocidades de salida muy elevadas. En el pasado se utilizaban cilindros neumáticos para este fin, pero éstos no funcionan de forma fiable en las máquinas modernas de alta velocidad.
Por ello, Jung Antriebstechnik und Automation GmbH suministra módulos de motor lineal como el UltraDynamikTM, que están equipados con carriles guía de acero estándar y carros guía en los que se desplazan cadenas de bolas. Estos sistemas alcanzan velocidades máximas de hasta 5 m/s y aceleraciones de hasta 150 m/s2 con frecuencias de ciclo de aprox. 500 - 1.000 ciclos por minuto. Los clientes los utilizan en funcionamiento continuo.
Las fuerzas máximas de esta tecnología de motores lineales han aumentado continuamente gracias a la mejora de los materiales magnéticos con el mismo tamaño de motor. Sin embargo, las masas móviles del motor siguen siendo prácticamente las mismas. El resultado es un aumento drástico de la capacidad de aceleración de estos nuevos motores lineales.
Técnicamente, esta elevada dinámica del motor no puede aprovecharse con las guías convencionales, fabricadas con tecnología de rodamientos de rodillos y materiales de acero. Las razones de ello son las masas móviles no motorizadas relativamente grandes de los elementos estructurales de acero y, sobre todo, las elevadas aceleraciones que hacen imposible que los elementos de apoyo "rueden" según lo previsto.
Por tanto, la empresa de automatización buscaba componentes con una reducción drástica de las masas estructurales móviles no motorizadas y una tecnología de cojinetes y guías que permitiera aceleraciones de hasta aproximadamente 250 m/s2 (25 g).

El nuevo diseño del actuador se centró en una reducción radical de las masas móviles. Por este motivo, se seleccionaron dos tubos de CFK de 10 mm como elementos guía y una placa frontal de CFK. Utilizando estos materiales, las masas móviles estructurales pudieron reducirse de 263 gramos a 45 gramos en comparación con el módulo de motor lineal HighDynamic de diseño convencional (acero). Sólo reduciendo radicalmente la masa es posible aumentar los valores de aceleración.
En cuanto a la selección de un Cojinete adecuado para el guiado del tubo CFK, se optó por Cojinetes de deslizamiento iglidur J, instalándose un total de cuatro Cojinetes en dos bloques de soporte de husillos (ver imagen abajo).
Con estos componentes, el actuador de nuevo diseño puede, por ejemplo, realizar una carrera de 160 mm en sólo 60 ms de tiempo de desplazamiento, controlado por la curva de trayectoria. Durante este proceso de movimiento, se alcanzan velocidades de 4 m/s y aceleraciones de 200 m/s2 (20 g) incluso en esta carrera tan corta. La aceleración pura o el proceso de frenado se completan tras un recorrido de tan sólo 40 mm.
Para poder hacer una declaración sobre la idoneidad práctica a largo plazo de esta solución, se inició una serie de pruebas de resistencia en Jung Antriebstechnik, en las que se probó el nuevo actuador en condiciones muy reales. Esto demostró que incluso después de varios millones de ciclos de carrera y una distancia de funcionamiento de varios miles de kilómetros, no se pudo detectar ninguna abrasión o desgaste significativo en los tubos CFK y los cojinetes de deslizamiento iglidur J. Debido a los satisfactorios resultados de las pruebas, el producto se presentó al público en MOTEK 2015 una vez finalizadas las pruebas.