Hubachse ZH90 bodenverfahrbar mit Schraubtechnik
Hubachse ZH90 bodenverfahrbar mit Schraubtechnik
Guía · Técnicas de manejo
EL MOMENTO DE REACCIÓN AL ATORNILLAR EL EJE DE ELEVACIÓN
El valor de par que aparece en la ficha técnica no aporta mucha información sobre la aplicación real del atornillado. Lo que importa es cómo interactúan el par, la carga y la carrera, y cómo el eje de elevación disipa de forma fiable el par contrario. En los casos en que un sistema estándar ya no puede soportar el par requerido, diseñamos soluciones a medida.
CAPÍTULO 1
¿Qué pasa realmente cuando estás follando con algo?
Al apretar un tornillo, el par de apriete actúa sobre la conexión. Según el principio de que acción es igual a reacción, un par de reacción igual y opuesto actúa sobre la herramienta. Este par de reacción debe ser absorbido en algún punto. En el caso de los destornilladores manuales, esto lo hace el brazo del operario, lo que resulta ergonómicamente problemático a pocos Newton-metros e inaceptable a pares de apriete mayores.
En un eje de elevación, el par de reacción no se transmite a la persona, sino a través de la guía lineal rígida hacia la estructura y el riel. Esto es precisamente lo que convierte al eje de elevación en la base portante para aplicaciones con tornillos. La cuestión no es si absorbe par, sino cuánto, en qué dirección y en qué recorrido.
CAPÍTULO 2
Cómo se calcula el momento de reacción
El par de reacción corresponde al par de apriete y sigue la fórmula básica de la mecánica. El par es el producto de la fuerza y el brazo de palanca vertical.
M = F x r
(M momento en Nm / F fuerza en N / r brazo de palanca vertical en m)
Si la fuerza no actúa perpendicularmente, solo importa su componente perpendicular. En ese caso, se aplica la fórmula general M = F × r × sen α. El momento es máximo a 90 grados y se anula a 0 grados. En la práctica, esto implica dos cosas. Primero, alargar el brazo de palanca aumenta el momento para la misma fuerza. Segundo, y este es el punto crucial para el eje de elevación: la distancia desde el punto de rosca hasta la guía es en sí misma un brazo de palanca. Esta distancia aumenta con el recorrido y, por lo tanto, amplifica las fuerzas que actúan sobre la guía y la estructura.
Un ejemplo numérico lo ilustra. Un par de reacción de 1300 Nm, aplicado a lo largo de una guía de 0,3 m, genera una fuerza lateral de aproximadamente 4300 N en la guía. Si esta distancia se duplica debido a una mayor carrera, la fuerza también se duplica. Precisamente por eso, la dirección del par y el punto de carrera más desfavorable son fundamentales en cualquier buen diseño.
CAPÍTULO 3
Tres tamaños, una caja de carga
Un único valor en Nm en la hoja de datos casi nunca describe la condición de apriete real. Tres magnitudes son interdependientes y deben considerarse conjuntamente.
Talla 1
ESFUERZO DE TORSIÓN
Altura y dirección del momento de reacción. Cuando se atornilla horizontalmente, la guía está sometida a flexión; cuando se atornilla verticalmente, a torsión: dos casos de carga diferentes.
Talla 2
CARGA
El peso es soportado simultáneamente por la herramienta, el soporte y el componente. Esto se suma a las fuerzas resultantes del par de reacción.
Talla 3
HUB
Cuanto mayor sea la extensión, mayor será la longitud del brazo de palanca. Con una carrera amplia, la carga admisible y el par transmisible disminuyen notablemente.
Un valor de catálogo de aproximadamente 2500 Nm puede aplicarse a una carrera corta y una carga central, pero en aplicaciones reales con una carrera de más de un metro y un momento horizontal, este valor será significativamente menor. Por lo tanto, el factor crucial en una aplicación de tornillo no es la capacidad de carga máxima, sino el momento en el punto más desfavorable de la carrera.
CAPÍTULO 4
Atornillado horizontal o verticalmente
Atornillar verticalmente
Dirección del momento: respecto al eje vertical
Tensión de guía: Torsión
Grabación mediante: dispositivo antirrotación, chasis
Esfuerzo constructivo: moderado
Tornillos horizontales
Dirección del momento: respecto al eje horizontal
Estrés en la guía: Flexión
Admisión a través de: Liderazgo, estructura, conexión
Esfuerzo constructivo: mayor
Las hojas de datos fiables proporcionan valores separados para los momentos horizontales y verticales. Quien solo proporciona un valor omite la dirección más crítica. La dirección del momento durante el proceso debe determinarse antes de comenzar cualquier trabajo de diseño.
CAPÍTULO 5
Cuando los métodos manuales ya no son posibles
No existe un límite fijo de Nm para la obligatoriedad de usar un soporte. Los factores decisivos son el tipo de destornillador, la frecuencia de uso y la postura de trabajo. El tipo de destornillador determina la intensidad con la que se transmite el par de reacción al trabajador.
destornillador de varilla
Momento de reacción del trabajador: alto, gira en la mano.
El soporte es útil en el rango bajo de Nm de un solo dígito.
Destornillador de pistola
Tiempo de reacción del trabajador: medio, de fácil comprensión.
Se recomienda el uso de soportes en el rango de Nm de un solo dígito medio.
destornillador angular
Momento de reacción del trabajador: fácilmente absorbible mediante la palanca.
Se recomienda el uso de pares de torsión de dos dígitos superiores (Nm).
destornillador de impulsos
Tiempo de reacción del trabajador: muy bajo debido a los impulsos cortos.
Generalmente se puede usar sin soporte
Con pares elevados o en aplicaciones repetitivas, que el operario absorba el par de reacción no es ni ergonómicamente aceptable ni fiable para el proceso. En estos casos, se requiere un soporte. Es importante distinguir entre un simple soporte de par, que solo absorbe el par, y un eje elevador con capacidad de carga, que además guía la carga sin oscilación a lo largo de un recorrido extenso. Para la combinación de par elevado, carga media y recorrido largo, el eje elevador es la solución adecuada.
CAPÍTULO 6
Cuando el sistema modular alcanza sus límites: ahí es precisamente donde empezamos.
Los sistemas modulares estándar especifican sus valores en Nm para un caso ideal. Si una aplicación de atornillado real se enfrenta a la combinación crítica de alto par de reacción, carga media a pesada y gran recorrido, alcanzan su límite y la pregunta queda sin respuesta.
Zeilhofer diseña estas carcasas a medida, en lugar de utilizar soluciones estándar. Integramos el eje de elevación en un sistema de raíles existente, incluso con productos de terceros y sus chasis, y lo ajustamos al momento necesario en su dirección. De esta forma, su infraestructura instalada permanece operativa mientras se gestiona de forma fiable la carga momentánea.
CAPÍTULO 7
Bases adicionales para procesos de atornillado
El eje de elevación es la base idónea cuando el componente está suspendido de un riel y atornillado a él. Sin embargo, según las condiciones de instalación, otros sistemas también pueden absorber el par de reacción. La base más adecuada para su proceso depende de las condiciones de instalación, los requisitos de movimiento y el espacio disponible.
Suspendido del riel: eje elevador
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Elevación sin oscilación en el eje Z y registro momentáneo mediante la guía rígida. Ideal para sistemas de rieles existentes y grandes recorridos.
Libre en el espacio: Manipulador de articulaciones
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Absorbe cargas descentradas y pares de torsión de hasta 800 kg, y posiciona el componente en múltiples ejes cuando el trabajo no se realiza únicamente en posición vertical.
De pie sobre el suelo: Carro móvil de suelo
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Transfiere el par de reacción al suelo a través de la estructura y la base. Adecuado para lugares donde no hay vías férreas o estructuras portantes.
En los artículos «Eje de elevación ZH90 en montaje con tornillos» y «Carro móvil para atornillado » se muestran aplicaciones específicas. La distinción fundamental entre los sistemas se analiza en la guía «Manipulador, grúa o polipasto de cadena ».
CAPÍTULO 8
¿Qué se necesita para una interpretación fiable?
Para garantizar que un eje de elevación pueda manejar de forma fiable una aplicación de tornillo, en lugar de compararlo con un número de catálogo, aclaramos estos puntos de antemano:
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Momento de reacción máximo y su dirección, horizontal o vertical.
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Golpe requerido y el punto más desfavorable en el rango de golpe.
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Soportó simultáneamente la carga de la herramienta, el accesorio y el componente.
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Brida de montaje y soporte para sujetar el destornillador
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Conexión a sistemas ferroviarios, bastidores y chasis de trolebuses existentes, incluidos los de otros fabricantes.
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Articulación giratoria alrededor del eje Z, con posibilidad de bloqueo en ángulos fijos si fuera necesario.
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Interacción con sistemas de accionamiento existentes, como un equilibrador de cable suministrado por el cliente.
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Control, monitorización de la posición y marcado de la posición del tornillo.
Zeilhofer Handling Technology diseña cada sistema de tornillo específicamente para estas dimensiones, en lugar de basarse en un sistema modular fijo. El eje de elevación ZH90 soporta cargas de hasta 1200 kg sin oscilación en el eje Z lineal y está diseñado específicamente para el par de reacción requerido en aplicaciones de tornillo, incluyendo la brida de conexión y el carro. Todo ello se fabrica internamente, cuenta con la certificación ISO 9001 y cumple con el nivel 2 de TISAX, con protección de prototipo.
CAPÍTULO 9
Una instantánea es solo la mitad de la batalla.
Un sistema que solo absorbe el par de reacción no garantiza automáticamente la seguridad del proceso de atornillado. A petición del cliente, Zeilhofer combina el eje de elevación con un sistema de control integrado que protege todo el proceso. Esto distingue una solución de atornillado bien diseñada de un simple soporte.
Conexión de tornillo verificada
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El sistema de control comprueba si cada tornillo se ha apretado correctamente y con el par de apriete adecuado. Solo después de un apriete correcto permite el siguiente paso.
Herramienta monitoreada
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Las posiciones de almacenamiento supervisadas y un soporte indican al operario la herramienta correcta. El movimiento solo se puede liberar con la broca o la llave de tubo adecuadas.
Lógica de liberación sincronizada
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La posición y la secuencia de los puntos de apriete de los tornillos se almacenan en el sistema de control. Esto garantiza la secuencia correcta y aumenta el tiempo de ciclo y la fiabilidad del proceso.
De una sola fuente
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Estructura, sistema de guiado, conexión, fijación y control: todo procede de un único fabricante. Certificado ISO 9001, conforme a TISAX Nivel 2 con protección de prototipos, fabricado en Alemania.
Preguntas frecuentes / Preguntas y respuestas
PREGUNTAS FRECUENTES
01 ¿Cuál es el par de reacción al atornillar?
Al apretar un tornillo, el par de apriete actúa sobre él, y un par contrario igual actúa sobre la herramienta. Este par contrario es el par de reacción. Debe soportarse; de lo contrario, la herramienta, junto con el operario o el dispositivo de soporte, girará. En el eje de elevación, se transmite a la estructura mediante la guía rígida.
02 ¿Qué eje de elevación puede soportar 1300 Nm?
Esto no depende de un único valor de catálogo, sino de la combinación de par, carga, carrera y dirección del par en la aplicación específica. Un valor elevado de Nm suele aplicarse únicamente a carreras cortas y cargas ligeras. Zeilhofer diseña el eje de elevación para la aplicación de atornillado real, incluyendo la brida de conexión y el carro.
03 ¿Cómo se calcula el momento de reacción?
El par de reacción corresponde al par de apriete y sigue la fórmula M = F × r, donde F es la fuerza multiplicada por el brazo de palanca vertical. Si la fuerza actúa en ángulo, se aplica la fórmula M = F × r × sen α. Para el eje de elevación, la distancia desde la punta del tornillo hasta la guía también es crucial, ya que este brazo de palanca aumenta con el recorrido.
04 ¿Por qué disminuye el par motor al aumentar la carrera?
Cuanto mayor sea la extensión, mayor será el brazo de palanca entre la punta del tornillo y la guía. El par de reacción genera mayores fuerzas y deformaciones. Por lo tanto, con una carrera larga, disminuyen tanto la carga útil admisible como el par transmisible. Un diseño robusto considera el punto más desfavorable del recorrido.
05 ¿Cuál es la diferencia entre el par de apriete y el par máximo de la herramienta?
El par de apriete es el valor objetivo con el que se aprieta un tornillo. El par máximo de la herramienta es el valor más alto que puede proporcionar el destornillador. Para fines de soporte, lo que importa es el par de reacción efectivo real durante el proceso, que puede ser menor. Estos dos valores no deben considerarse equivalentes.
06 ¿A qué nivel de torsión debe estar sujeto un destornillador?
No existe un límite fijo; el tipo de destornillador, la frecuencia de uso y la postura de trabajo son los factores determinantes. Con destornilladores rectos, se recomienda usar soporte incluso con niveles de torque bajos, mientras que con destornilladores angulares, solo es necesario con torques significativamente mayores. Con torques altos o con un uso frecuente, se requiere soporte o un sistema de elevación.
07 ¿Qué distingue un soporte de torsión de un eje de elevación para aplicaciones de tornillos?
Un soporte de torsión solo absorbe el par de reacción y no puede soportar una carga pesada en un recorrido largo. Un eje elevador combina ambas funciones: elevación sin péndulo en el eje Z y absorción del par de reacción. Para pares elevados, cargas medias y recorridos largos, el eje elevador con capacidad de carga es la solución adecuada.
08 ¿Se puede conectar un eje de elevación a un sistema de rieles existente de terceros?
Sí. Mediante un bastidor y un carro adecuados, el eje de elevación se puede conectar a los sistemas de rieles existentes, incluso a los de otros fabricantes. Esto permite que el sistema de rieles instalado siga siendo utilizable mientras el eje de elevación se diseña específicamente para el par de reacción requerido.
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