Control de movimiento y automatización

Elevadores de husillo

Autor: Gabriela Torres

nov 26, 2021

Un elevador de husillo también es conocido como jack o gato; es un dispositivo mecánico capaz de posicionar grandes cargas mediante la combinación de un tornillo (ya sea de bolas o maquinado) y un conjunto de engranajes.

Estos elevadores están constituidos, esencialmente, por un husillo, cuyo desplazamiento permite transformar un movimiento de rotación de entrada en un movimiento lineal de salida; la forma de accionarlos puede ser manual o motorizado (mediante motores de corriente continua o alterna, así como servomotores).


Desplazamiento
El desplazamiento del husillo transforma un movimiento de rotación en un movimiento lineal.



El husillo es un tornillo sin cabeza y bastante largo en relación con su diámetro. Su funcionamiento requiere que sea combinado con alguna tuerca, de manera que, convierta el movimiento giratorio en uno longitudinal. De forma básica, esto es lo que da lugar al sistema tornillo-tuerca, el cual es utilizado comúnmente en tornos o fresadoras, por ejemplo.



Husillo
El husillo es un tornillo sin cabeza y bastante largo

Elevadores de Husillo

El elevador de husillo puede emplear tres clases de tornillos, las cuales te explicamos a continuación:

  • Tornillo maquinado con tuerca ACME: la tuerca ACME es común en las máquinas que están diseñadas conforme a las unidades imperiales (pulgadas, pies, libras, etcétera). Las roscas ACME tienen un ángulo de 29°, así como una cara plana en la cresta y en la raíz. Estos elevadores con tuerca ACME son especialmente útiles para transmitir movimiento en prensas grandes tipo C, tornillos de banco y toda clase de máquina-herramienta.
ACME
Las roscas ACME tienen un ángulo de 29°, así como una cara plana en la cresta y en la raíz.
  • Tornillo maquinado con tuerca trapezoidal: el diente lo forma un triángulo isósceles de ángulo desigual de 30º (responde a la norma alemana DIN 103) y es óptimo para sistemas de alta fricción como las prensas, por ejemplo.
Tornillo maquinado
Ángulo de 30° conforme a la norma alemana DIN-103.
  • Tornillo con recirculación de bolas: es un mecanismo de baja fricción y, por lo tanto, su eficiencia es mayor. Estos husillos reducen la fricción gracias al desplazamiento de bolas de acero dentro del canal ubicado entre las cuerdas del tornillo. Entre la tuerca y el husillo existen circuitos que están rellenos de bolas; de esta forma, el tornillo está en contacto con las bolas y las bolas con la tuerca. Estos husillos son empleados, usualmente, en máquinas que utilizan control numérico y que exigen alta precisión en el desplazamiento.


Recirculación
Estos husillos reducen la fricción gracias al desplazamiento de bolas de acero dentro del canal.


Tipos de Engranaje en Elevadores de Husillo

Además de lo anterior, los elevadores por husillo también requieren un sistema de engranaje interno. En este artículo nos limitamos a presentarte dos de los tipos más usuales en la industria:

Sinfín corona: transmite el movimiento de ejes que son perpendiculares entre sí; para ello, está conformado por dos piezas, el husillo sinfín con dentado helicoidal y el engranaje circular (la corona). El sinfín es el elemento de entrada o motriz y la rueda dentada es el elemento de salida. Este dispositivo es utilizado, usualmente, en los siguientes mecanismos:


Cadenas de montaje

Puertas automáticas

Timones de barco

Laminadores

Compuertas hidráulicas

Escaleras mecánicas

Ascensores


Sinfín corona
Está conformado por dos piezas, el husillo sinfín con dentado helicoidal y el engranaje circular (la corona).


Cónico helicoidal: utiliza la combinación de hélices derecha e izquierda; este tipo de engranaje es usado para transmitir el movimiento entre ejes que se cruzan o se cortan en el mismo plano. Otra característica es que los bordes de los dientes no son paralelos al eje de rotación, sino que están colocados en un ángulo. De esta forma, presentan un funcionamiento más gradual y mayor superficie de contacto; son más silenciosos y son óptimos para trabajar a altas velocidades. Algunos ejemplos de sus aplicaciones son los siguientes:


  • Transmisiones del eje trasero de los vehículos a motor
  • Envasado y procesamiento de alimentos
  • Fabricación de latas
  • Propulsores para barcos
  • Transmisiones ferroviarias
  • Montacargas
Utiliza la combinación de hélices derecha e izquierda.


Características de los elevadores de husillos

Cabe destacar que, los elevadores de husillos no son recomendados para aplicaciones continuas, pues en el perfil de movimiento debe existir un tiempo de reposo de al menos 70 % con respecto al ciclo de trabajo. Por ejemplo, si el tiempo de ciclo de la aplicación dura 20 segundos, el sistema debe de estar detenido, mínimo, 14 segundos.

Específicamente, los elevadores de tornillo con recirculación de bolas suelen operar ciclos de trabajo más largos (hasta un 50 % más). En términos de funcionamiento, esto significa que el tiempo de reposo será igual al tiempo de movimiento. Con base en lo anterior, consideramos conveniente recomendarte que, cuando necesites sistemas con tiempos de reposo menores al 50 % o aplicaciones continuas donde no existe el reposo, es preferible que recurras a otro tipo de soluciones o tecnologías. Los actuadores de tornillo de bolas o tornillos planetarios pueden ser una óptima alternativa para tus operaciones industriales.


Conocer más acerca de los sistemas de elevación

y posicionamiento de cargas de Joyce Dayton

Además de lo anterior, a continuación te enlistamos algunos otros rasgos que debes tomar en cuenta acerca del funcionamiento de los sistemas de elevación de husillos:


  • Control de velocidad: cuando la aplicación utiliza un motor de AC, puedes emplear un variador para realizar esta tarea.
  • Control de movimiento: mediante una brida y un cople, es posible usar un servomotor para lograr control de posición, aceleración, velocidad y torque en el jack.
  • Bajo consumo de energía: las dos transformaciones mecánicas que componen un elevador de husillo funcionan como reductores de velocidad que, en consecuencia, producen una multiplicación de torque. Podemos encontrar radios de reducción en los sistemas de engranaje desde 6 hasta 25 a 1 (relación del engranaje cuya configuración puede variar de 6 a 25 vueltas por una vuelta de salida). Adicionalmente, el paso del tornillo puede variar, siendo normalmente el de 5 mm el más pequeño disponible.
  • Tensión y compresión: un jack puede desplazar una carga en ambos sentidos o ejercer fuerzas de proceso en las dos direcciones de desplazamiento.


Las cualidades de un elevador de husillo están garantizadas por Joyce Dayton, líder en actuadores para elevación de mecanismos y posicionamiento de cargas con bajo dinamismo y alta capacidad de fuerza.

Puedes conocer el elevador ideal para tu industria mediante el dimensionamiento y el cálculo de las partes involucradas en la aplicaciones que deseas eficientar. Si requieres apoyo, ¡el equipo de URANY está disponible para apoyarte!

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