月: 2023年3月

¿Qué son los Medidores de Fuerza?

Los medidores de fuerza son un instrumento que mide la fuerza de compresión o tensión que actúa sobre un objeto a medir.

Existen dos tipos de medidores de fuerza: medidores de fuerza analógicos, que no requieren alimentación eléctrica, y medidores de fuerza digitales, que proporcionan lecturas precisas. Los de tipo digital permiten registrar y analizar datos durante la medición y conectarlos a un ordenador u otros dispositivos.

Hay dos formas de medir: sujetando el dinamómetro con la mano y tirando de él o presionándolo contra el objeto de medición, o montándolo en un soporte para dinamómetros.

Usos de los Medidores de Fuerza

Los medidores de fuerza se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo maquinaria industrial, contenedores de fase mixta, alimentos, ropa, productos farmacéuticos y artículos deportivos. Se utilizan para garantizar la calidad de los productos e investigar las propiedades físicas de los objetos que se van a medir.

Entre los usos específicos de los medidores de fuerza se incluyen

• Medir la resistencia a la tracción de los botones de la ropa.
• Medir la elasticidad del pan y los bizcochos.
• Medición de la fuerza de apriete de pinzas médicas
• Pruebas para determinar la resistencia a la compresión y a la tracción

Los valores que pueden medirse con un medidor de fuerza incluyen:

• Resistencia a la compresión
• Fuerza de tracción
• Fuerza de pelado
• Fuerzas de inserción y extracción
• Fuerza de deflexión
• Fuerza de adherencia
• Fuerza de fricción (coeficiente de fricción), etc.

Los medidores de fuerza deben seleccionarse en función de su capacidad nominal, la magnitud física correspondiente y el periodo de durabilidad, en función del uso previsto.

Principio de los Medidores de Fuerza

Los medidores de fuerza pueden dividirse en tres tipos: analógicos, digitales y de pie.

1. Medidores de Fuerza Analógicos

Los medidores de fuerza analógicos indican mecánicamente el desplazamiento de un muelle de medición. Se suministran con una cremallera para engancharlos al objeto de medición o una herramienta para empujar contra él. No necesitan alimentación eléctrica y se caracterizan por su facilidad para medir la fuerza.

2. Medidores de Fuerza Digitales

Los medidores de fuerza digitales constan de una célula de carga para la medición y de una herramienta para el montaje en el objeto de medición. El objeto de medición se deforma por la fuerza y ésta se detecta midiendo el cambio en la resistencia eléctrica de la célula de carga debido a la deformación.

Algunos modelos pueden guardar los datos en un PC para su análisis. Dependiendo del objeto a medir, también se utiliza un tipo en el que la célula de carga está separada de la unidad principal.

3. Medidores de Fuerza de Pie

Este método utiliza un soporte al que puede fijarse un medidor de fuerza para medir con precisión la elasticidad y la tensión de rotura. Algunos modelos de soportes permiten realizar ensayos alternativos y también medir la resistencia a la fatiga.

Más Información sobre los Medidores de Fuerza

1. Unidades de los Medidores de Fuerza

Los medidores de fuerza muestran los valores medidos en la unidad SI de “fuerza”, “N” newtons. Dependiendo de la capacidad del medidor de fuerza, también se puede utilizar ‘mN’ o ‘kN’. Antes de la entrada en vigor de las unidades SI, se utilizaba “kgf”.

2. Precio de los Medidores de Fuerza

Los medidores de fuerza de tipo analógico se caracterizan por ser económicos, difíciles de romper y no necesitar fuente de alimentación, y están disponibles a partir de unos 300 dólares.　Los modelos con salida digital pueden conectarse a un PC mediante software. Los fabricados en Japón, empiezan en torno a los 600 dólares, y algunos productos de alto rendimiento cuestan más de 1000 dólares.

En el caso de los dinamómetros digitales con capacidades de hasta 1 kN, la diferencia de precio entre modelos se debe principalmente a las diferencias de funcionalidad y no tanto a las diferencias de capacidad. En los últimos años también se pueden encontrar en Internet productos extranjeros económicos.

El precio de los implementos varía en función de la forma del modelo, pero puede decirse que muchos de ellos son más caros de lo que parecen, quizá debido al pequeño volumen de producción. Los soportes están disponibles a partir de 500 dólares para los tipos manuales y a partir de 2000 dólares para los tipos motorizados.

3. Accesorios para los Medidores de Fuerza

Los medidores de fuerza se suministran con varios accesorios de medición. Incluyen un tipo de gancho para medir la tensión, varios dispositivos de empuje de diferentes formas para pruebas de empuje y una barra de extensión para ampliar el punto de trabajo.

A menudo, los accesorios suministrados con el producto no son adecuados para la aplicación de medición. Especialmente en la medición de tracción, el objeto de medición no se puede sujetar, por lo que los accesorios de sujeción como mandriles, tornillos de banco, mordazas, etc., están disponibles como opciones para adaptarse a la aplicación de medición. En el proceso de selección se tienen en cuenta la forma del objeto que se va a medir, el deslizamiento de la superficie y la capacidad de carga.　

Para la medición de la fuerza de compresión, los accesorios se seleccionan en función de la forma del objeto, como plana o esférica, el tamaño de la superficie comprimida y la dureza del metal o la resina. También se dispone de accesorios para aplicaciones especiales, como ensayos de pelado, mediciones de fricción y ensayos de flexión en tres puntos.

¿Qué son los Conectores de Alta Tensión?

Los conectores de alta tensión se dividen en tres categorías:

• Conectores de alta tensión coaxiales (coaxiales y triaxiales)
• Conectores de alta tensión multipolares (tipo multipolar)
• Conectores mixtos de alta tensión + baja tensión (tipo mixto)

En los conectores de alta tensión, es importante tener en cuenta la diferencia entre el Tipo A o el Tipo Z en cuanto a la protección de los contactos.

• Tipo A: La alimentación se realiza por el lado del receptáculo.
• Tipo Z: La alimentación se realiza por el lado de la clavija.

Normalmente, los contactos hembra están protegidos y situados en la parte posterior del aislador, mientras que en los tipos de alta tensión los contactos macho están protegidos en la parte posterior, en cuyo caso los contactos de la clavija de tipo A son hembra.

Usos de los Conectores de Alta Tensión

Los conectores facilitan y agilizan la conexión y separación de equipos, por ejemplo, entre placas de circuitos impresos de un PC o entre éstas y equipos modulares, gracias a la conexión directa entre los circuitos.

De este modo, la producción en serie, la división del trabajo para unidades funcionales individuales en múltiples centros de producción, el montaje y el mantenimiento de equipos de sistema pueden realizarse con la misma facilidad que las interfaces con equipos periféricos y redes.

Los conectores de alta tensión se utilizan en equipos médicos, industriales y aeroespaciales, entre otros, donde se aplican cargas de alta tensión.

Principio de los Conectores de Alta Tensión

Los conectores suelen ser de dos piezas, con la clavija en un lado y el receptáculo en el otro, que juntos cumplen las funciones de conexión y separación del conector.

Tanto las clavijas como los receptáculos constan de un contacto que conduce la electricidad, un aislante de plástico que sujeta el contacto y sirve de aislante entre los contactos, y un componente exterior llamado carcasa para protegerlo.

Los contactos, que son el corazón del conector, están hechos de una aleación de cobre altamente conductor, con contactos de clavija sin resorte en el lado de la clavija y contactos de zócalo con resorte en el lado del receptáculo para aceptar los contactos de clavija.

La función básica de un conector consiste en una función de contacto/conexión eléctrica como contacto estático y una función de acoplamiento/separación mecánica. Se utilizan cuando se desea una mayor manejabilidad, ya que la conexión de la señal se realiza eléctricamente, a diferencia de métodos como el atornillado con pernos y tuercas, que conectan irreversiblemente los conductores entre sí.

Conectores de Alta Tensión

Los conectores de alta tensión son un tipo de conector de alta tensión y son conectores para conexiones de cableado que utilizan hilos de tipo cable coaxial compatibles con alta tensión con revestimientos aislantes más gruesos y mayor resistencia a la tensión. Por ejemplo, los conectores coaxiales de alta tensión utilizados en los detectores de alta precisión de Hisawa Giken Ltd. se fabrican para un instituto de investigación estadounidense, y existen conectores coaxiales de alta tensión hechos a medida para su uso en detectores de alta precisión, y para garantizar una alta fiabilidad en los sistemas de cableado de alta tensión, las conexiones de cable necesarias para que estos conectores de alta tensión se utilicen.

Los cables coaxiales son un tipo de cable cubierto utilizado en telecomunicaciones, cuya sección transversal tiene forma de capas de círculos concéntricos, y se utilizan principalmente como cables de transmisión de señales de alta tensión para equipos de radiocomunicación, equipos de radiodifusión, equipos de red e instrumentos de medición electrónicos. Los conectores coaxiales de alta tensión se utilizan para aplicaciones de alta tensión.

¿Qué son los Sensores Lidar?

Los sensores lidar son un término genérico para un dispositivo que mide la distancia y la forma de un objeto mediante la emisión de un haz láser y la detección de la luz reflejada o dispersa.

LiDAR es el acrónimo de “Light Detection and Ranging”. En concreto, estos se suele utilizar para medir el tiempo de vuelo en la detección de luz y también se denomina sensor TOF (time-of-flight ).

Los métodos de modulación continua de frecuencia que utilizan el efecto Doppler también se utilizan para mediciones avanzadas y se conocen como métodos FMCW (onda continua de frecuencia modulada). Este tipo de tecnología para medir distancias a distancia se denomina tecnología de teledetección.

Usos de los Sensores Lidar

Las aplicaciones típicas actuales de los sensores Lidar son la tecnología de conducción automática en automóviles y la tecnología de detección de imágenes para smartphones, etc. Originalmente, esta tecnología tiene una larga historia de uso en radares de aviones y observación meteorológica.

Recientemente, junto con ADAS, se ha convertido en un elemento indispensable para hacer realidad la tecnología de conducción automática, como la detección de obstáculos y vehículos en las proximidades en vehículos, y se está desarrollando activamente en términos de miniaturización y reducción de costos.

Además, en las fábricas, los ADAS están empezando a utilizarse en combinación con equipos de procesamiento de imágenes y cámaras de teléfonos inteligentes para ayudar a desenfocar eficazmente en la fotografía, y como tecnología para la RV (realidad virtual) y la RA (realidad aumentada). El uso de sensores Lidar en el iPhone 12Pro y el iPhone 12ProMax de Apple también ha aumentado drásticamente el conocimiento de los sensores Lidar.

Principio de los Sensores Lidar

El principio de los sensores Lidar consiste en un láser como fuente de luz y un elemento receptor de luz, que mide la distancia a un objeto recibiendo la luz láser emitida mediante algún método físico. Por ejemplo, en el método TOF, que es el más utilizado actualmente, la distancia a un objeto se determina midiendo el tiempo que tarda el rayo láser en volver al objeto por reflexión o dispersión (tiempo de vuelo, TOF).

Existen dos formas de irradiar un haz láser: la irradiación de campo amplio y la exploración, en la que el haz láser se irradia en una dirección específica y luego se explora.

1. Método de Iluminación de Campo Amplio

El método de iluminación de campo amplio también se denomina cámara TOF porque puede utilizarse del mismo modo que una cámara ordinaria: puede adquirir información de todo el campo de visión a la vez con un único haz de luz, y el sistema óptico es extremadamente sencillo, lo que lo convierte en un dispositivo de coste relativamente bajo.

Sin embargo, el haz láser debe extenderse para cubrir todo el sensor, lo que reduce la densidad de fotones por píxel, y es susceptible a la luz ambiental, etc., y tiene la desventaja de tener una distancia de medición corta.

2. Método de Barrido

El método de escaneo, por otro lado, utiliza espejos para escanear el rayo láser. Existen dos tipos de sistemas de escaneo: el sistema de escaneo de puntos, que escanea cada píxel, y el sistema de escaneo de líneas, que escanea cada fila. El primero es más preciso pero requiere más tiempo de medición, por lo que el método de escaneo lineal, que tiene la característica contraria, se utiliza cuando no se requiere una alta resolución espacial.

Más Información sobre los Sensores Lidar

1. Diferencias entre los Métodos TOF y FMCW

Existen dos métodos de detección para los sensores LiDAR, el método TOF (tiempo de vuelo) y el método FMCW (modulación continua de frecuencia), siendo la principal diferencia la cantidad física utilizada para el método de detección de distancia: el método TOF mide la cantidad de tiempo que tarda un rayo láser pulsado en reflejarse en un objeto para medir la distancia. El método FMCW utiliza el efecto Doppler de la onda reflejada por el objeto cuando se emite una onda continua a frecuencias variables para medir la distancia.

El método TOF es, en principio, más sencillo y puede reducir el costo de los sensores Lidar. Sin embargo, como es difícil distinguir si la luz láser emitida sobre un objeto es emitida por el usuario o por otra fuente, es poco probable que se convierta en el pilar de la actual tecnología de conducción automatizada, y el método FMCW, que permite mediciones más avanzadas, se considera prometedor.

El método FMCW también tiene problemas que resolver para la conducción automatizada, como el problema de la coherencia que limita la distancia de medición y la reducción de costes, pero en la actualidad se están llevando a cabo activamente investigaciones y desarrollos más avanzados para resolver estos problemas, principalmente en institutos de investigación de todo el mundo.

2. Cámaras para Sensores Lidar

Los sensores Lidar y las cámaras suelen estar separados. Sin embargo, si el sensor Lidar y la cámara son unidades separadas, se produce un ligero paralaje cuando se combinan los datos del sensor Lidar y de la cámara, y no se puede conseguir una alta precisión. Por ello, ahora existe un tipo de sensor que combina la cámara y el sensor Lidar en una sola unidad.

Este tipo de sensores puede generar la creación de imágenes 3D de alta resolución combinando los datos de la cámara y el sensor Lidar. También permite realizar mediciones de alta precisión sin diferencias de paralaje y distorsión, por lo que se espera que se utilice como sensor a bordo de vehículos.

3. Previsión de la Demanda de los Sensores Lidar

En los últimos tiempos, la investigación y el desarrollo de la tecnología de conducción automatizada han florecido, principalmente de la mano de Toyota Corporation, y la industria de sensores Lidar y sensores láser se ha calentado en consecuencia.

La empresa de estudios de mercado Yano Research Institute prevé que el tamaño del mercado de sensores Lidar y Láser aumente hasta los 4,500 millones de dólares en 2030. Otra empresa de estudios de mercado, Yor Development, prevé (en un estudio de 2019) que el tamaño del mercado de los sensores Lidar aumentará hasta los 6.000 millones de dólares en 2024.

Se espera que la demanda de los sensores Lidar siga aumentando, especialmente en los países desarrollados.

¿Qué son los Sensores de Fuerza?

Los sensores de fuerza son un sensor que mide la magnitud de una fuerza o momento.

Se utilizan para detectar la cantidad y dirección de fuerzas físicas y para reproducir el sentido humano del tacto. Su principal aplicación es la robótica.

Los sensores de fuerza de 6 ejes es el tipo básico, ya que detecta fuerzas en tres direcciones (X, Y y Z) y también detecta momentos alrededor de los ejes X, Y y Z.

Usos de los Sensores de Fuerza

Los sensores de fuerza se utilizan en robots industriales, por ejemplo, para automatizar tareas que antes debían realizarse manualmente.

1. Detección de Fuerzas Externas y de Reacción

Los sensores de fuerza pueden medir fuerzas y momentos simultáneamente. Pueden instalarse en el extremo de trabajo del robot y medir las fuerzas externas y de reacción, lo que permite al robot trabajar con la fuerza adecuada.

2. Automatización de Trabajos de Precisión

Los sensores de fuerza pueden medir fuerzas y momentos precisos para que el robot pueda trabajar con la fuerza correcta. Esto permite al robot automatizar trabajos de precisión.

Entre las tareas específicas se incluyen la inserción de componentes electrónicos y conectores con terminales blandos, el acoplamiento con poco juego, el apriete de tornillos de precisión, el desbarbado, el esmerilado con fuerza sutil, el trabajo de picking y el control independiente de robots bípedos.

3. Diagnóstico Táctil y Tratamiento Médico a Distancia

Se coloca un terminal equipado con un sensor de fuerza al lado del paciente, y las fuerzas y momentos leídos por el sensor de fuerza son leídos por el médico, lo que permite el diagnóstico táctil a distancia.

Principio de los Sensores de Fuerza

Los sensores de fuerza detectan la cantidad de deformación causada por una fuerza y la convierten en fuerza o momento.

Entre los métodos de detección de los sensores de fuerza son típicos los de tipo extensométrico, piezoeléctrico, óptico y capacitivo.

1. Sensores de Fuerza de Tipo Extensométrico

El sensor de tipo galga extensométrica es un método de conversión de fuerza o par que utiliza las propiedades de materiales de resistencia metálica cuya resistencia eléctrica cambia según la fuerza de tracción o compresión aplicada a la pieza del sensor. Este método se utiliza a menudo como sensor de fuerza porque es compacto, muy preciso y tiene una gran capacidad de respuesta. 

2. Sensores de Fuerza Piezoeléctricos

Los sensores de fuerza piezoeléctricos utilizan materiales con efecto piezoeléctrico, como el cuarzo o el PZT (titanato de circonato de plomo), para medir la fuerza. Son compactos, muy sensibles y relativamente económicos. Sin embargo, su precisión no es tan alta como la de los sensores de bandas extensométricas o capacitivos.

3. Sensores de Fuerza Capacitivos

El sensor de tipo capacitivo se construye con la parte del sensor de tipo condensador con electrodos de material metálico dispuestos uno frente al otro. Este método detecta los cambios de capacitancia debidos a los cambios de distancia causados por la tensión entre los conductores debida a la fuerza.

El tipo capacitivo se caracteriza por su configuración relativamente sencilla y su bajo coste. Si los electrodos son de película, pueden hacerse más pequeños y delgados. La precisión y la capacidad de respuesta son también excelentes.

4. Sensores de Fuerza Ópticos

El sensor de tipo óptico es un método en el que se marca un patrón en el objeto que se va a medir a intervalos regulares, y el cambio en el patrón que se produce cuando se aplica una fuerza es detectado por un sensor óptico, como una cámara o un láser, y se calcula y obtiene la magnitud de la fuerza.

La mayor ventaja del método óptico es que permite la medición sin contacto. En cambio, la precisión, la capacidad de respuesta, la miniaturización y el coste son inferiores a los de otros métodos.   Se limita a aplicaciones especiales en las que se requiere una medición sin contacto.

5. Sensores de Fuerza HDR

Existen los llamados sensores de fuerza HDR (High Dynamic Range), que se caracterizan por un amplio rango dinámico, por ejemplo, de 10 g a 20 kg.

Combinando la IA y la tecnología robótica con sensores de fuerza HDR, se pueden realizar tareas de ensamblaje finas ajustándose a fuerzas diminutas. Los robots automatizan y mejoran cada vez más las tareas de montaje en la producción.

6. Sensores de Fuerza Capacitivos

Los sensores de fuerza capacitivos se caracterizan por su capacidad para medir componentes de seis ejes detectando cambios en la distancia entre dos placas paralelas. Su estructura es sencilla y su precio reducido.

También existen sensores de fuerza con un mecanismo de tope de prevención de sobrecarga en el interior del sensor. Últimamente se utilizan mucho en el campo de la robótica industrial. Se espera que la demanda aumente cada vez más debido a la creciente automatización en la industria manufacturera.

Más Información sobre los Sensores de Fuerza

Utilización de los Sensores de Fuerza

El manejo de robots con sensores de fuerza por parte de humanos permite conseguir un trabajo cooperativo entre humanos y robots. También se pueden realizar trabajos detallados que requieran ajustes de fuerza minuciosos. Sobre todo en la industria manufacturera, el uso de sensores de fuerza permite automatizar tareas que sólo pueden realizar artesanos cualificados, mejorando así la productividad.

En el campo de la medicina, se espera que los sensores de fuerza se utilicen en tratamientos médicos a distancia, donde el estado de la zona afectada puede evaluarse mediante diagnóstico táctil.

¿Qué son los Sensores Láser?

Los sensores láser son un tipo de dispositivo de detección sin contacto que utiliza un láser para medir la distancia entre el objeto a medir y el sensor, así como el grosor y la altura del propio objeto. Al tratarse de dispositivos de detección de uso común, existen diversos métodos de medición y precisiones.

Usos de los Sensores Láser

Los sensores láser se pueden utilizar para medir la distancia a objetos que deben medirse, como equipos de procesamiento y transporte, cuando es necesario conocer con precisión la distancia al objeto. También se utilizan en situaciones en las que se necesita información sobre el grosor del objeto que se va a medir, como en las inspecciones del aspecto de los productos.

La medición del grosor puede realizarse con calibres de contacto, pero si el objeto tiene una forma compleja o es inconveniente tocarlo, puede utilizarse un sensor Láser sin contacto para la inspección no destructiva.

Principio de los Sensores Láser

En principio, los sensores láser permiten la medición sin contacto, pero existen varios métodos diferentes. Para medir la distancia a un determinado objeto a medir, se utilizan sensores láser de reflexión difusa o de reflexión positiva.

En ambos casos, la luz de la fuente láser se refleja en la superficie del objeto a medir y la distancia se determina detectando la luz reflejada en el receptor de luz. El área fotosensible tiene una determinada anchura de área, y el área fotosensible varía en función del ángulo de la luz reflejada. Cuando el área fotosensible cambia, se detecta la corriente eléctrica correspondiente, y esta información se utiliza para convertirla en un valor de distancia.

Debido a su estructura, si la fuente de luz incide sobre la superficie del objeto a medir que está inclinada más allá de un ángulo determinado, no se puede detectar porque la luz reflejada no vuelve al área fotosensible. Esta inclinación admisible depende del diseño del transductor de desplazamiento, y los Sensores Láser de reflexión difusa suelen tener un ángulo de detección más amplio.

Cómo elegir los Sensores Láser

En primer lugar, compruebe si la aplicación es la detección de distancia o la adquisición de información de forma, como el grosor y la altura. Si se trata de detección de distancia, suponga cuánto está inclinada la superficie del objeto que se va a medir y seleccione un producto que pueda medir por encima de ese ángulo de entre los que coincidan con ese rango de medición. Para las mediciones de espesor, compruebe el rango de detección.

A continuación, se seleccionan las especificaciones de resolución, precisión de detección y linealidad en función de lo precisa que se desee que sea la medición en sí. Todos estos factores afectan a la precisión de la medición y, en general, cuanto mayor es la precisión, más caro es el producto, por lo que hay que tener cuidado de no excederse en las especificaciones.

Además de la precisión de la medición, también hay que tener en cuenta si la propia unidad se puede instalar. Si no hay espacio suficiente en la zona de montaje, es posible que tenga que elegir sensores láser más pequeños.

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1. Sistemas de Seguridad con Sensores Láser

Los sensores de seguridad son sistemas que pueden utilizarse para evitar la intrusión de personas sospechosas. Se utilizan en todo tipo de lugares, como pisos, oficinas y fábricas, y están diseñados para hacer sonar una alarma cuando un intruso toca el sensor. Los sensores láser son los sensores de seguridad más utilizados en la actualidad. Los sensores láser están disponibles en tipos de detección horizontal y vertical.

Tipo de Detección Horizontal
Se trata de sensores de seguridad en los que el haz láser se emite horizontalmente a 180 °C y puede cubrir una amplia zona. Son adecuados para sistemas de vigilancia en zonas abiertas, como exteriores, y detectan objetos en movimiento. El rango de vigilancia puede ajustarse para definir previamente las zonas que deben excluirse del sistema.

Tipo de Detección Vertical
Estos son sensores de seguridad en los que el haz láser se emite verticalmente y cubre superficies perpendiculares a la pared o al techo. Son adecuados para zonas localizadas, como pasillos o delante de puertas, y detectan objetos que pasan en relación a la superficie sobre la que trabaja el sensor. También se puede ajustar la altura del objeto a detectar.

2. Desventajas de los Sensores Láser

Aunque los sensores láser son útiles como sensores sin contacto que utilizan rayos de luz, pueden funcionar mal en algunas condiciones.

Desnivel de la Superficie del Objeto a Detectar
Los sensores láser con un punto pequeño pueden funcionar mal debido a fluctuaciones en la cantidad de luz recibida debido a reflejos causados por irregularidades en la superficie del objeto a detectar. Si la superficie del objeto a detectar es irregular, utilice un sensor con un punto grande.

Vibración
Cuando el sensor láser está sometido a vibraciones, el eje óptico puede desplazarse, provocando un mal funcionamiento. Revise la instalación del sensor láser y fíjelo con tornillos o accesorios auxiliares, o instálelo lo más cerca posible del objeto a detectar para minimizar el efecto de la desalineación del eje óptico.

Luz Pulsada
La luz pulsada es un método de iluminación que se enciende y apaga repetidamente. Como la luz se enciende a alta frecuencia, al ojo humano le parece que está encendida continuamente, aunque en realidad parpadea.

La mayoría de los sensores láser utilizan láseres pulsantes, que pueden funcionar mal frente a los LED y otras luces circundantes que se encienden como ellos. Si hay luces pulsantes cerca, es importante instalar un escudo entre ellas o ajustar el ángulo del receptor para que no golpee la parte receptora de luz del sensor.

¿Qué es un Husillo de Bolsas?

Un husillo de bolas es una forma de husillo de alimentación que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal para mover la posición de un componente.

El eje del husillo y la tuerca son accionados por una bola. A medida que el eje del husillo y la tuerca giran uno respecto al otro, las bolas ruedan en un ciclo sin fin. La resistencia al deslizamiento entre el tornillo y la tuerca es mucho menor que la de los tornillos trapezoidales convencionales.

El grado de precisión del tornillo y la bola permite un movimiento preciso, lo que se traduce en una gran exactitud de posicionamiento. Se utilizan en dispositivos de dirección de automóviles y máquinas herramienta de precisión.

Aplicaciones de los Husillos de Bolas

Los husillos de bolas son elementos de maquinaria que convierten el movimiento de rotación de un motor, etc., en movimiento lineal. Las principales aplicaciones incluyen el transporte de productos y piezas, equipos de fabricación de semiconductores, robots industriales y máquinas herramienta. Dado que la cantidad de recorrido por revolución (avance) de un husillo de bolas puede reproducirse con precisión, puede conseguirse una gran precisión de posicionamiento combinándolo con un motor paso a paso.

En las máquinas herramienta controladas por control numérico, los husillos de bolas se utilizan para configurar el mecanismo de avance y obtener una precisión de posicionamiento exacta. Los husillos de bolas también se utilizan en maquinaria alimentaria, equipos médicos, robots, máquinas de moldeo por inyección, equipos de impresión, equipos de atracciones, automóviles, trenes, aviones, equipos de fabricación de semiconductores y equipos de inspección.

Principio de los Husillos de Bolas

Un husillo de bolas es un componente de una máquina formado por un eje de husillo, una tuerca y una bola que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal o el movimiento lineal en movimiento de rotación. Es un componente que utiliza tecnología tribológica en la que se coloca una bola entre el eje del husillo y la tuerca para permitir un ligero movimiento de rodadura. Convierte el movimiento de contacto por deslizamiento sobre la superficie del tornillo en movimiento de contacto por rodadura. Las bolas necesitan circular infinitamente, por lo que se requieren piezas de recirculación.

Existen varios tipos de sistemas de recirculación, como el tipo de tubo de retorno, el tipo de deflector final, el tipo de tapa final y el tipo de pieza, así como el tipo de placa de retorno. Sus aplicaciones se clasifican según el tamaño y la precisión. Para utilizar un husillo de bolas, se necesita un raíl guía para guiar la tuerca. Los raíles guía soportan cargas verticales y cargas de momento distintas de la carga axial aplicada a la tuerca.

El eje roscado se hace mover con gran precisión combinando la longitud de la guía, que es la cantidad de movimiento por revolución de la tuerca, con el número de tiras roscadas. La bola se presuriza para eliminar el juego de la tuerca y obtener una alta precisión de posicionamiento sin rotación desigual del eje roscado y la tuerca.

Otra Información sobre Husillos de Bolas

1. Características de los Husillos de Bolas

Los Husillos de bolas se caracterizan por su capacidad de convertir el movimiento rotacional de una máquina en movimiento lineal. A la inversa, también puede convertir el movimiento lineal en movimiento rotacional. El par para accionar la rotación del eje del husillo puede reducirse a 1/3 o menos en comparación con el de un husillo ordinario. Por lo tanto, el motor que acciona el husillo de bolas puede hacerse más pequeño y ligero.

La diferencia entre el par de fricción inicial y el par de fricción cinético es pequeña, y se puede evitar el fenómeno de stick-slip, lo que permite un control de alta precisión de la máquina. Las tuercas se pueden precargar utilizando dos tuercas o utilizando bolas de mayor diámetro por adelantado. Esto elimina la holgura y aumenta la rigidez, lo que mejora la capacidad de control.

La vida de desgaste y la vida de fatiga por rodadura del husillo a bolas pueden predecirse, lo que aumenta la fiabilidad operativa. El coeficiente de fricción en la superficie de contacto entre el husillo y la tuerca es de aproximadamente 0.1 a 0.2 para los husillos de deslizamiento, mientras que es de 0.002 a 0.004 para los husillos de bolas. Por lo tanto, la eficacia de transmisión es alta, superior al 90%.

Como las dimensiones y la precisión están estandarizadas internacionalmente y se producen en serie en fábricas especializadas, son fáciles de usar y rentables. Por otro lado, los husillos de bolas tienen la desventaja de ser vulnerables a los impactos. Como las piezas deslizantes están en contacto puntual, son propensos a dejar abolladuras y otras marcas cuando sufren un impacto. Además, la entrada de cuerpos extraños en las piezas deslizantes puede provocar fallos de funcionamiento o averías. Cuando se utiliza como eje de deslizamiento de una máquina herramienta, es necesario cubrirlo con una tapa, etc. para evitar que entren virutas.

2. Métodos de Fabricación de Husillos de Bolas

Los Husillos de bolas se clasifican en “de rodadura” y “de rectificado” en función del método de fabricación.

Husillos de Bolas Rodantes: En este método, una barra redonda se presiona contra una herramienta llamada matriz de laminación mientras gira para formar una ranura roscada por deformación plástica. Comparado con el rectificado, el grado de precisión tiende a ser menor.

Husillos de Bolas Rectificados: Este método utiliza una máquina herramienta llamada rectificadora de roscas para formar la ranura de la rosca por rectificado. Como el rectificado cilíndrico se realiza después del tratamiento térmico, la superficie es más lisa que la del laminado. Este método se utiliza cuando se requiere un control de máquina de alta precisión, como en los ejes de deslizamiento de pequeñas máquinas herramienta para instrumentos de precisión.

¿Qué son las Máquinas de Medición de Contornos?

Las máquinas de medición de contornos son dispositivos que trazan el contorno de un objeto y registran, analizan y miden con precisión su forma.

Entre las máquinas de medición de contornos, las que trazan directamente la superficie del objeto a medir con un palpador y registran con precisión el movimiento del palpador se denominan máquinas de medición por contacto. En cambio, las que trazan la superficie captando la luz reflejada de la superficie, por ejemplo con un láser, se denominan sin contacto.

Aunque las máquinas de medición de contornos sin contacto son relativamente fáciles de trabajar, su desventaja es que el estado de la luz reflejada varía mucho en función del material y las propiedades de la superficie del objeto. Por este motivo, se utilizan mucho las máquinas de tipo contacto, que no se ven afectadas por las condiciones.

Usos de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos se utilizan principalmente para el desarrollo, la producción y el control de calidad de productos metalúrgicos. También pueden utilizarse para la medición automática en la línea de producción mediante la programación de una serie de operaciones de medición.

Tenga en cuenta que, debido al riesgo de rayar la superficie de una máquina de medición de contorno de tipo palpador, la inspección se realiza a menudo por muestreo para productos en los que la calidad del aspecto es importante. Dado que las máquinas de medición de contornos pueden medir con precisión formas y dimensiones en un paso fino, también pueden utilizarse para ingeniería inversa.

Principio de las Máquinas de Medición de Contornos

En esta sección se describe el principio de las máquinas de medición de contornos por contacto, ampliamente utilizadas. Estas consisten en un detector que se mueve horizontalmente y un palpador que se mueve hacia arriba y hacia abajo en un gran arco circular.

La forma del contorno puede trazarse trazando constantemente las coordenadas de la punta del palpador mediante una escala digital, con la coordenada X del movimiento horizontal y la coordenada Y de la posición vertical del palpador. Hay que tener en cuenta que el brazo al que está sujeto el palpador se mueve hacia arriba y hacia abajo en forma de arco.

Esto significa que la punta del palpador también sigue la forma del objeto de medición en un movimiento de arco circular. Por lo tanto, para trazar las coordenadas XY con precisión, debe compensarse el error en la dirección X causado por el movimiento de arco circular. Además, si la escala digital utilizada para medir el movimiento vertical del palpador sólo puede medir el movimiento lineal, se requiere un mecanismo para convertir el movimiento de arco circular en movimiento lineal.

El posicionamiento preciso es importante para los detectores, por lo que se utilizan husillos de bolas y motores paso a paso para este movimiento. En las máquinas de alta precisión, los componentes eléctricos, como la fuente de alimentación y la tarjeta de control, suelen estar separados en una caja externa para minimizar los efectos de la dilatación térmica.

Más Información sobre las Máquinas de Medición de Contornos

1. Ángulo de Seguimiento de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos están equipadas con un palpador en el extremo. El palpador está montado verticalmente en el brazo y no puede medir en ángulo recto.

El ángulo en el que la máquina de medición de contorno puede medir se denomina ángulo de seguimiento, que se refiere a las direcciones ascendente y descendente respectivamente. El ángulo de seguimiento depende de la forma del palpador, que tiene sus propios límites en las direcciones ascendente y descendente.

Si el palpador tiene una forma cónica o simétrica, los ángulos de seguimiento ascendente y descendente son iguales. Sin embargo, si el palpador tiene una forma asimétrica, los ángulos de seguimiento en sentido ascendente y descendente cambian, por lo que hay que tener cuidado. El ángulo de seguimiento también depende de la velocidad de medición y de la fuerza de medición, y cuanto mayor sea la velocidad de medición, más difícil será seguir una pendiente pronunciada.

2. Inspección Diaria de las Máquinas de Medición de Contornos

Las máquinas de medición de contornos están sujetas a desgaste ya que la punta del palpador está en contacto con la superficie a medir. Aunque el desgaste sea mínimo, se ve afectado por la histéresis y otros cambios que se producen con el tiempo debido al uso repetido.

Por lo tanto, es necesario realizar inspecciones periódicas, pero un mantenimiento frecuente a gran escala no es práctico en términos de horas-hombre y costes. Por lo tanto, como inspección rutinaria, simplemente se corrigen las funciones importantes y los puntos relacionados con el rendimiento.

Las inspecciones diarias de las máquinas de medición de contornos comprueban y corrigen principalmente los tres puntos siguientes:

• Precisión de los Valores Medidos
  Las mediciones se realizan con respecto a un patrón de referencia calibrado, como un calibre de bloque, y se corrige cualquier discrepancia entre el valor calibrado y el valor medido real.
• Desgaste de la Punta del Palpador
  Al medir un paso valorado, por ejemplo, la punta del palpador se hunde en función de la cantidad de desgaste del palpador, lo que provoca una ligera discrepancia entre la forma real y la forma medida. En función de esta discrepancia, se calcula y compensa la cantidad de desgaste.
• Equivalencia entre Mediciones Cuesta Arriba y Cuesta Abajo
  Mida geometrías simétricas, como galgas de espiga o bolas de acero de precisión, y corrija la distorsión entre los lados izquierdo y derecho de la geometría medida para que sean equivalentes.

En la mayoría de los casos, el software calcula automáticamente ambas correcciones a partir de los valores medidos, por lo que es importante gestionar el uso del sistema para no olvidarse de las inspecciones diarias. Además, si se desea adquirir y mantener las normas de la industria del automóvil y de gestión de la calidad, como IATF 16949 e ISO 9001, también se deben realizar periódicamente trabajos de calibración trazables.

¿Qué son las Soldadoras de Alta Frecuencia?

Las soldadoras de alta frecuencia son un dispositivo para soldar con calentamiento dieléctrico de alta frecuencia.

Se aplica a termoplásticos como el cloruro de vinilo y el nailon. La soldadura con soldadoras de alta frecuencia se denomina soldadura por puntos, y se caracteriza por una mayor resistencia de la soldadura y un acabado más bonito que otros métodos de soldadura con calentamiento externo.

En comparación con el calentamiento por microondas, las soldadoras de alta frecuencia pueden realizar un calentamiento parcial y profundo porque el calentamiento se realiza entre un par de placas de electrodos.

Usos de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia se utilizan para unir chapas. Los usos específicos de las soldadoras de alta frecuencia incluyen lo siguiente:

• Tiendas de campaña y chalecos salvavidas
• Estuches de tarjetas de visita y cubiertas de libros
• Bolsos de piel artificial
• Envases exteriores para condimentos y pasta de dientes

Los materiales que pueden utilizarse con HF WELDA son limitados debido a su principio. Sin embargo, se utiliza para productos que requieren estética, ya que no hay costuras ni márgenes de costura y las zonas pegadas tienen un acabado muy bonito.

Además, la gran resistencia y la calidad uniforme que se consigue la hacen ideal para la fabricación de productos que no pueden coserse para garantizar la estanqueidad y la impermeabilidad, como las tiendas de campaña.

Principio de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia generan calor mediante calentamiento dieléctrico. El calentamiento dieléctrico es un método de calentamiento de materiales dieléctricos en el que se aplica una tensión de alta frecuencia para agitar las moléculas y generar calor por fricción.

El rasgo característico de este método es que el calor por fricción se genera en el interior de las moléculas, por lo que el material puede calentarse uniformemente desde el interior. Sin embargo, debido al principio anterior, este método de calentamiento sólo puede aplicarse a materiales dieléctricos como el cloruro de vinilo y el polietileno.

Las frecuencias de tensión utilizadas en las soldadoras de alta frecuencia se encuentran en la gama de frecuencias de 3 MHz de onda corta a 30 GHz de onda centimétrica.

El material alcanza una temperatura de 120-130°C en pocos segundos y entra en una fase semilíquida. Cuando se deja de calentar en este estado y el material se enfría bajo presión, los materiales se mezclan y se adhieren entre sí.

Más Información sobre la Soldadora de Alta Frecuencia

1. Soldadoras de Alta Frecuencia

La mayor característica del proceso de soldadura de alta frecuencia es que no se aplica calor externamente, por lo que no se producen defectos de aspecto causados por el chamuscado o el encordado de la resina fundida.

Otra ventaja es que la zona a soldar se intercala entre los moldes que actúan como electrodos y se realiza un calentamiento dieléctrico local, por lo que no se produce deformación ni decoloración de la zona circundante.

Durante el proceso de soldadura no se emiten humos ni componentes nocivos del CV. Por lo tanto, es posible un procesamiento seguro y respetuoso con el medio ambiente.

2. Materiales a Soldar con Soldadoras de Alta Frecuencia

Los principales materiales utilizados para el procesamiento con soldadoras de alta frecuencia son los siguientes:

• PVC (Cloruro de Vinilo)
  Se utiliza como material para láminas de vinilo y cuero artificial. Es el material más utilizado en la soldadura por alta frecuencia, ya que es blando y fácil de procesar térmicamente.
• TPU (Poliuretano Termoplástico)
  Muy utilizado para aplicaciones elásticas como mangueras y neumáticos de carritos. En las maletas blandas para smartphones, el parachoques del cuerpo principal y la cubierta se sueldan mediante soldadura de alta frecuencia.
• POF (Poliolefina)
  El polietileno y el polipropileno pertenecen a la familia de las poliolefinas. Se forman en bolsas mediante soldadura de alta frecuencia y se utilizan para condimentos como mayonesa y estuches para tubos de dentífrico.

3. Frecuencia de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Es necesario seleccionar la potencia y frecuencia a aplicar en función del espesor y material del objeto a procesar. Por lo general, se utilizan campos magnéticos de alta frecuencia de unos 40 MHz a 200 MHz para láminas de plástico como el vinilo y de 10 MHz a 50 MHz para soldar plásticos termoestables.

Además, 2,45 GHz, que se utiliza en los magnetrones de los hornos microondas, es otra banda de frecuencias muy utilizada en soldadoras de alta frecuencia y transmisores de alta frecuencia para calefacción.

4. Precio de las Soldadoras de Alta Frecuencia

Las soldadoras de alta frecuencia suelen instalarse sobre soportes resistentes u otros equipos. Por lo tanto, suelen ser aparatos de gran tamaño y se utilizan sobre todo en aplicaciones industriales. El rango de precios varía mucho en función del tamaño y la capacidad de salida, con productos más pequeños a veces disponibles por tan sólo 1000 dólares. Los equipos para grandes planchas, como las planchas azules y las planchas para tiendas, pueden llegar a costar entre 50,000 y 100,000 dólares.

¿Qué son los Hornos de Vacío?

Unos hornos de vacío son un horno capaz de procesar tratamientos térmicos al vacío. Como el objeto se calienta al vacío dentro del horno, la superficie del objeto puede procesarse sin oxidarla. Se evita la descarburación y se puede mantener el brillo del acero inoxidable y otros materiales tras el tratamiento térmico.

La elevada limpieza de la superficie también permite procesar uniones limpias de distintos metales. Una característica clave del proceso es que se puede reducir la distorsión gracias al proceso de enfriamiento gradual desde el calentamiento hasta el enfriamiento.

Este método de tratamiento emite menos dióxido de carbono y reduce las variaciones de dimensiones y dureza. En algunos casos, el tratamiento térmico se lleva a cabo en un horno de Vacío por el que circula gas nitrógeno.

Usos de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío se utilizan principalmente para procesar metales y semiconductores. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los hornos de vacío.

• Temple, revenido y sinterización de metales
• Soldadura de evaporadores, etc.
• Recocido

Los siguientes son también ejemplos de productos fabricados en hornos de vacío.

• Aceros de alta calidad para herramientas de metal duro
• Materiales para productos electrónicos como imanes y condensadores
• Piezas de automóviles y maquinaria industrial

Los metales con requisitos funcionales especiales se fabrican en hornos de vacío. Los metales tratados en hornos de vacío se caracterizan por una alta luminosidad, y se puede reducir la oxidación superficial y las impurezas.

Aunque los hornos de vacío tienen muchas ventajas, también tienen la desventaja de los altos costes de mantenimiento e instalación inicial.

Principio de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío utilizan una combinación de bombas rotativas de aceite y bombas turbomoleculares para extraer el aire del interior del horno y mantener un alto vacío. El calentamiento en ausencia de oxígeno en un alto vacío evita la oxidación.

1. Material del Recipiente

Los hornos se fabrican generalmente de acero inoxidable como material del recipiente; pueden calentarse entre 1.000 °C y 2.300 °C y se calientan mediante calentadores metálicos como el tungsteno, el molibdeno o el carburo de silicio.

También existen hornos más pequeños en los que el objeto se calienta en un horno tubular de alúmina o vidrio de cuarzo. El hilo de kanthal se utiliza como material calefactor y puede calentarse a temperaturas comprendidas entre 700 °C y 1.600 °C.

2. Método de Enfriamiento

Los métodos de enfriamiento incluyen el enfriamiento natural, el enfriamiento por gas y el enfriamiento por aceite. Para altas temperaturas, también se utiliza la refrigeración por agua con un recipiente de doble capa. Las altas temperaturas se miden externamente con un termómetro de radiación.

En los hornos de vacío estándar, el calentamiento y el enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, pero en los últimos años se han introducido cámaras separadas para mejorar la eficiencia del trabajo.

Estructura de los Hornos de Vacío

Los hornos de vacío realizan el tratamiento térmico de las piezas mediante tres procesos: transporte, calentamiento y enfriamiento. Según el tipo y la finalidad de las piezas tratadas térmicamente, se clasifican a grandes rasgos en dos tipos de estructura: de una cámara y de varias cámaras.

1. Hornos de Vacío de una Cámara

En el tipo de horno de vacío de una cámara, la pieza es transportada y colocada en el horno por el operario y calentada y enfriada en una sola cámara. Como los procesos de calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, el horno debe soportar rápidas diferencias de temperatura. Para el calentador y los componentes estructurales se utilizan componentes de acero inoxidable y carbono resistentes al calor.

Gracias a su estructura sencilla, están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde pequeños a grandes. Para la refrigeración, se utiliza refrigeración natural o refrigeración por gas inerte con nitrógeno, etc., para evitar la contaminación del interior del horno y del producto tratado térmicamente. La estructura de salida del gas refrigerante y el ventilador de agitación garantizan una refrigeración uniforme y sin contaminación.

Por lo tanto, es adecuado para procesar productos sensibles a la contaminación o deformación de la superficie. Por otro lado, la desventaja es la baja productividad, ya que el siguiente producto a tratar térmicamente no puede cargarse hasta que se haya completado el tratamiento anterior.

2. Hornos de Vacío Multicámara

Un horno de vacío multicámara es un horno de vacío con una estructura en la que los procesos de transporte, calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en dos o más cámaras. Básicamente, el calentamiento y el enfriamiento se completan automáticamente según los ajustes una vez que el producto se introduce en la cámara de transporte. Es posible controlar la temperatura en cada zona o configurar varias cámaras de calentamiento de lotes pequeños con tiempos de procesamiento escalonados.

Estas innovaciones pueden mejorar la productividad, que es una característica de este sistema. Al hacer de la refrigeración una cámara separada, se pueden seleccionar refrigerantes líquidos con gran capacidad de refrigeración, como el aceite. Como la cámara de refrigeración no se calienta, se puede mantener una alta capacidad de refrigeración.

Incluso los materiales metálicos con baja templabilidad y sensibles a las velocidades de enfriamiento pueden funcionar bien. Por otro lado, es necesaria una limpieza tras el tratamiento térmico debido a la contaminación del material tratado por el refrigerante. También existe el riesgo de distorsión y agrietamiento debido a la alta velocidad de enfriamiento.

Más Información sobre los Hornos de Vacío

Componentes de Carbono en Hornos de Vacío

Los componentes de carbono, como el grafito de carbono o el compuesto C/C, se utilizan en los hornos de vacío. Se utilizan en elementos calefactores, materiales estructurales y plantillas de tratamiento térmico.

Los componentes de carbono son muy resistentes al calor y pueden soportar temperaturas de hasta 3.000°C. Se caracterizan por su poco peso, su bajo coeficiente de dilatación térmica, su escasa deformación por fatiga térmica y su baja capacidad calorífica.

El peso ligero permite aumentar la capacidad de carga y reducir las cargas de preparación de los productos tratados térmicamente. La baja resistencia a la deformación también reduce los costes de funcionamiento. La baja capacidad calorífica y el elevado ahorro de energía tienen la ventaja de aumentar la productividad.

Sin embargo, una desventaja es que el carbono se volatiliza durante el calentamiento, lo que provoca la contaminación del horno y de las piezas a tratar térmicamente. Además, el sistema de refrigeración se limita únicamente a la refrigeración por gas.