Pelota

Mar 29, 2024

UHV Design, que se especializa en el diseño, fabricación y suministro de una amplia gama de productos de movimiento HV y UHV, ha estado proporcionando mecanismos de cambio lineal (LSM) desde finales de los años 1990. Estos LSM proporcionan movimiento lineal dentro y fuera de una cámara de vacío y aprovechan una configuración de fuelle popular que todavía se mantiene fuerte hoy en día, tanto en formatos originales como actualizados.

"La versión original tiene un eje de soporte, un tornillo de avance y una tuerca que mueve efectivamente la brida de desplazamiento del fuelle a lo largo del eje del puerto", dice Jonty Eyres, director de ingeniería de UHV Design. Esto permite a los operadores posicionar objetos de forma remota, como un sensor o una muestra colocada en el extremo de una varilla contenida dentro del fuelle, dentro de un entorno de vacío sellado con solo accionar una rosca.

Es una solución confiable disponible en diferentes tamaños de brida, con una variedad de longitudes de carrera y capacidades de carga. "Se pueden tener cargas de vacío desde unos pocos Newtons hasta 2500 N", señala Eyres. Los elementos de diseño adicionales incluyen pernos de montaje que pueden compensar desalineaciones en el sistema de vacío, como cuando un puerto no es exactamente perpendicular a la cámara.

Para la alineación, la velocidad lineal suele ser menos importante, pero si desea escanear, entonces es una prioridad.

Sin embargo, como ocurre con cualquier dispositivo, existen límites de rendimiento. "Nuestra gama estándar de LSM tiene una capacidad nominal de 10.000 ciclos", explica Eyres, señalando que las unidades se suelen utilizar para realizar ajustes de vez en cuando, en lugar de para el funcionamiento diario.

Pero, ¿qué sucede si necesita realizar muchas mediciones y trasladar objetos dentro y fuera de una cámara de vacío a mayor velocidad? El mecanismo de tornillo y tuerca del LSM está limitado a un movimiento lineal de unos pocos milímetros por segundo y requiere lubricación regular para mantener las piezas funcionando sin problemas.

Deseoso de llevar el rendimiento a un nuevo nivel, UHV Design lanzó una versión de mayor especificación del popular mecanismo de cambio lineal en 2012, denominado PLSM. Un elemento central de la actualización es una guía deslizante de acero inoxidable rectificada con precisión que guía los "carros" hacia arriba y hacia abajo mediante un sistema de rodamientos de bolas de recirculación. Esta disposición mecánica incluye el llamado husillo de bolas, una configuración en espiral en la que los rodamientos siguen una ranura mecanizada en el riel o eje de transmisión central y funcionan como una tuerca de baja fricción.

Al girar el eje en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj, los carros (dispuestos como esclavo y maestro) se trasladan linealmente hacia arriba o hacia abajo en la guía deslizante y produce un movimiento coincidente de los fuelles sellados al vacío unidos a la carcasa.

Una ventaja clave de la configuración súper suave es la mayor velocidad de operación, ya que la guía deslizante del husillo de bolas admite velocidades de traslación de hasta 100 mm/s en comparación con los 5 mm/s de las unidades basadas en una tuerca roscada convencional. "Para la alineación, la velocidad lineal suele ser menos importante", dice Eyres. “Pero si quieres escanear, entonces es una prioridad”.

En un entorno de sincrotrón, los clientes de UHV Design querían unidades que pudieran admitir el escaneo de cables, que es una técnica popular para generar perfiles de densidad de haz. La medición implica mover un alambre delgado (hecho de tungsteno y oro) transversalmente a través del haz y obtener datos de interacción en pasos incrementales.

Otras solicitudes incluyeron poder realizar mediciones de un solo punto y luego retraer rápidamente el sensor, y configuraciones diseñadas para cortar el haz en secciones.

La operación a mayor velocidad no fue el único factor para el cual el equipo tuvo que diseñar. Cuando el sincrotrón está activo, los actuadores deben poder soportar altos niveles de radiación y deben funcionar de manera confiable durante largos períodos de tiempo entre el mantenimiento programado. "Durante este período, se puede esperar que los dispositivos realicen 50.000 actuaciones remotas sin interrupción", señala Eyres.

Gracias a su carro lineal integrado de bajo desgaste, el PLSM ofrece ciclos de trabajo mucho más largos que el LSM original, manteniendo el mantenimiento al mínimo. "Puede realizar cientos de miles de ciclos sin necesidad de mantenimiento", afirma Eyres.

El PLSM también puede transportar cargas más altas que el LSM si es necesario. Por ejemplo, las unidades se han ampliado hasta 2 m, sin dejar de ofrecer un funcionamiento fluido. Y al igual que el LSM original, el producto se basa en una plataforma estable, de modo que su actuación siempre sigue una trayectoria lineal y se puede confiar en que ofrecerá resultados consistentes.

Para cumplir con los requisitos de horneado de 250 ºC, los usuarios pueden envolver cinta calefactora alrededor de todas las secciones expuestas a la cámara de vacío. “Las cintas calefactoras están disponibles en el mercado”, añade Eyres, quien también señala que esta solución fue demostrada por los primeros clientes del dispositivo.

Hornear los componentes de la aspiradora localmente significa que todos los mecanismos mecánicos se pueden dejar en su lugar para preservar la alineación, en lugar de tener que desmontar el dispositivo. También le da al equipo de diseño más libertad para especificar codificadores, que pueden usarse para rastrear la posición del actuador, pero que normalmente tendrían que retirarse para el horneado.

La evolución del diseño produce una plataforma de posicionamiento optimizada para vacío ultra alto

Para ayudar a los clientes a navegar por la gama de opciones y determinar qué producto funcionará mejor para ellos, los ingenieros de UHV Design trabajan en colaboración con sus clientes. “Uno de nuestros puntos fuertes como empresa es nuestro soporte técnico”, afirma Graeme Farley, diseñador mecánico que trabaja en la sede de la empresa en el Reino Unido.

La empresa tiene a su disposición lo que afirma ser la biblioteca de diseño de mecanismos de cambio lineal más grande del mundo. Además, para simplificar la configuración, se pueden incorporar y precablear todos los sensores, motores y codificadores necesarios para un funcionamiento plug-and-play.

Para obtener más detalles sobre los mecanismos de cambio lineal diseñados para su uso en vacío alto y ultra alto, visite el sitio web de UHV Design.