Aplicaciones de los rodamientos de rodillos cruzados

Las aplicaciones de los rodamientos de rodillos cruzados se encuentran principalmente en equipos de alta precisión en los que el espacio es limitado pero la rigidez es crítica. Son el componente principal de las articulaciones de robots industriales (ejes de cintura y muñeca), mesas giratorias de precisión de control numérico, dispositivos médicos de diagnóstico por imagen (como escáneres de tomografía computarizada) y sistemas de manipulación de obleas de semiconductores. Los ingenieros prefieren estos rodamientos para su uso generalizado en los campos de la automatización, aeroespacial y médico porque pueden soportar cargas radiales, axiales y de momento simultáneamente dentro de un tamaño compacto. Esta estructura única permite que un único rodamiento de rodillos cruzados sustituya a las complejas configuraciones de doble rodamiento de bolas de contacto angular, garantizando la precisión rotacional (a menudo < 2μm) y una elevada rigidez de inclinación.

Aplicaciones principales de los rodamientos de rodillos cruzados

Robot industrial Joint

En el campo de la automatización, la aplicación de los rodamientos de rodillos cruzados se refleja más vívidamente en las partes de articulación de los robots industriales. Especialmente el eje de la cintura y el de la muñeca, estos dos fulcros tienen los mayores requisitos de estabilidad.

Ejes de cintura

Como base del movimiento del robot, el eje de la cintura no sólo soporta el peso de todo el brazo robótico al girar, sino que también responde a la inercia dinámica. La elevada rigidez al vuelco de los rodamientos de rodillos cruzados es crucial en este caso, ya que garantiza que el robot permanezca estable incluso cuando el brazo está totalmente extendido y el par motor alcanza el máximo.

Ejes de muñeca

La parte de la muñeca requiere una precisión de posicionamiento extremadamente alta para manejar herramientas o agarrar piezas. Dado que estos rodamientos pueden soportar cargas de momento complejas en un espacio reducido, los diseñadores de robots pueden reducir significativamente el tamaño de la unidad de muñeca sin sacrificar la fuerza de agarre ni la precisión rotacional, lo que resulta especialmente crítico cuando se realizan tareas de ensamblaje o soldadura de precisión.

Plato giratorio CNC de precisión

Para los centros de mecanizado, las mesas giratorias NC de precisión dependen en gran medida de la estructura única de este rodamiento. El indicador más rígido en este caso es la precisión de rotación, que normalmente debe mantenerse dentro de 2 μm (micras).

El diseño de rodillo cruzado puede evitar eficazmente el desplazamiento bajo una carga de corte pesada. Cuando la mesa giratoria NC sujeta la pieza para su mecanizado, se enfrentará a fuerzas de corte desde todas las direcciones. La capacidad del rodamiento para soportar cargas radiales y axiales garantiza que la posición de la mesa giratoria con respecto a la máquina herramienta no se desplace. En el procesamiento real, esto determina directamente si se puede realizar un acabado superficial de alta calidad y si se pueden mantener las tolerancias más estrictas.

Equipos de diagnóstico por imagen y escáneres de TC

En el ámbito médico, la fiabilidad y la compacidad son consideraciones primordiales. El uso de escáneres de TC es un ejemplo típico.

Dentro de la máquina de TC, la fuente de rayos X y el detector requieren una rotación suave y precisa alrededor del paciente. Pero la realidad es que el espacio dentro del bastidor (Gantry) es muy reducido. El uso de un único rodamiento de rodillos cruzados es una solución excelente para ahorrar espacio, que sustituye a los voluminosos componentes de rodamiento tradicionales. Esto nos permite diseñar una apertura mayor (es decir, la abertura por la que entra el paciente), garantizando al mismo tiempo que el proceso de rotación sea suave y sin vibraciones, lo cual es esencial para captar imágenes médicas nítidas y de alta resolución.

Sistema de procesamiento de obleas semiconductoras

Las exigencias de limpieza y precisión de la industria de semiconductores llegan al punto del trastorno obsesivo-compulsivo. En los sistemas de procesamiento de obleas, se necesitan robots y brazos de transporte para transferir las frágiles obleas entre las distintas fases del proceso.

Aquí, la rigidez del rodamiento de rodillos cruzados desempeña un papel decisivo, principalmente para evitar cualquier desviación vertical del brazo del robot (es decir, solemos decir "cabeceo" o pandeo). Incluso las vibraciones o los errores de posicionamiento de nivel micrométrico pueden desguazar costosas obleas. Además, la capacidad de este rodamiento para proporcionar una gran rigidez en un factor de forma compacto lo hace ideal para el funcionamiento en entornos de vacío y salas blancas, donde cuanto más pequeño es el equipo, mejor se controla el flujo de aire y la contaminación.

Ventajas de los rodamientos de rodillos cruzados

Gestión simultánea de cargas compuestas complejas

Su mayor ventaja es la "omnipotencia". En el interior del rodamiento de rodillos cruzados, los rodillos cilíndricos están dispuestos en una ranura en V de 90 °, y cada rodillo es perpendicular al rodillo adyacente. Esta estructura única puede soportar cargas procedentes de todas las direcciones, lo que simplifica enormemente nuestro trabajo de diseño del anfitrión.

Sustitución de rodamientos de bolas de contacto angular dobles

En el pasado, el tratamiento de cargas compuestas complejas solía requerir la instalación de dos conjuntos de rodamientos de bolas de contacto angular, pero también un cuidadoso ajuste de la precarga. Los rodamientos de rodillos cruzados simplifican directamente este proceso, sustituyendo la compleja disposición de doble rodamiento por un solo rodamiento. Esto aporta dos ventajas muy prácticas:

• Ocupa poco espacio: Reducción de la altura y el peso de los componentes, lo que ahorra espacio en las articulaciones robóticas y los dispositivos médicos.
• Elevada rigidez al vuelco: He aquí un detalle técnico: la rigidez que proporciona el contacto lineal del rodillo es significativamente mejor que el contacto puntual del rodamiento de bolas. Si se mide a la baja, la rigidez del equipo suele aumentar entre tres y cuatro veces.

Autor: Jay

Soy ingeniero de aplicaciones sénior especializado en sistemas de transmisión de precisión. Con una década de experiencia en el sector de los rodamientos, me centro en optimizar las aplicaciones de rodamientos de rodillos cruzados para la automatización industrial, la robótica y los dispositivos de imagen médica para garantizar la máxima rigidez en diseños compactos.