💡 TIPOS de MOVIMIENTO en los SISTEMAS de ACTUACIÓN MECÁNICA

Tipos de movimiento, traslación y rotación

👉   El movimiento de un cuerpo rígido se puede considerar como la combinación de movimientos de traslación y rotación. Al considerar las tres dimensiones espaciales, el movimiento de traslación sería un movimiento que se divide en componentes que coinciden con uno o mas de los tres ejes (en la figura el apartado a)).

Tipos de movimiento: a) traslación, b) rotación

👉   Un movimiento de rotación puede ser una rotación con componentes que giran alrededor de uno o más de los ejes (en la figura el apartado b).

Movimientos complejos combinación de traslación y rotación   😎

Los movimientos complejos pueden ser una combinación de movimientos de traslación y rotación. Por ejemplo, el movimiento para levantar con la mano un lápiz que está sobre una mesa. Esto puede involucrar que oriente la mano en determinado ángulo con la mesa, gire la mano, separe los dedos y los coloque en la posición adecuada para tomar el lápiz. Esta es una secuencia de movimientos bastante complejos. Sin embargo, es posible separarlos en combinaciones de movimientos de traslación y rotación. Este tipo de análisis es relevante no cuando movemos una mano humana, sino cuando damos instrucciones a un robot para que realice una tarea. En este caso es necesario separar el movimiento en una combinación de movimientos de traslación y rotación para diseñar mecanismos que ejecuten estas componentes del movimiento. Por ejemplo, entre la secuencia de señales de control que se envían a un mecanismo podrían figurar agrupamientos de señales con las cuales se instruye a la articulación 1 girar 20° y a la articulación 2 hacer una extensión de 4 mm de movimiento de traslación.

👌   Grados de libertad y de restricción

Un aspecto importante del diseño de los elementos mecánicos es la orientación y disposición de elementos y partes. Un cuerpo que está libre en el espacio se desplaza en tres direcciones mutuamente perpendiculares e independientes y gira de tres maneras alrededor de estas direcciones (como hemos visto en la imagen anterior). 

👉   Se dice que este cuerpo tiene seis grados de libertad. El número de grados de libertad es el número de componentes de movimiento requeridas para generar el movimiento. Si una articulación está limitada a desplazarse a lo largo de una línea, sus grados de libertad de traslación se reducen a uno. La siguiente figura el apartado a) muestra una articulación que sólo tiene este grado de libertad de traslación. 

Articulación con: a) un grado de libertad, b) dos grados de libertad

Si la articulación está limitada a desplazarse en un plano, entonces tiene dos grados de libertad de traslación. La figura anterior el apartado b) ilustra una articulación que tiene un grado de libertad de traslación y un grado de libertad de rotación.

😀   Uno de los problemas más importantes del diseño es reducir la cantidad de grados de libertad, lo cual requiere un número y orientación idónea de las restricciones. Si no hay restricciones, un cuerpo tendría seis grados de libertad. Se asigna una restricción por cada grado de libertad que no se desea. 

Suponiendo que no hay restricciones redundantes, el número de grados de libertad sería igual a 6 menos el número de restricciones presentes. Sin embargo, las restricciones redundantes Son frecuentes, de modo que para las restricciones de un cuerpo rígido se cumple la regla básica:

6 - número de restricciones = número de grados de libertad - número de redundancias

Por lo tanto, si se desea que un cuerpo esté fijo, es decir, que tenga cero grados de libertad, y si no se introducen restricciones redundantes, el numero de restricciones necesarias es seis.

👊   Un concepto que se utiliza en diseño es el principio de la restricción mínima, el cual establece que al fijar un cuerpo o al guiarlo en determinado tipo de movimiento, debe emplearse la cantidad mínima de restricciones, es decir, no deben existir redundancias. Con frecuencia esto recibe el nombre de diseño cinemático.

Por ejemplo, para definir una flecha que sólo gire alrededor de un eje, sin movimiento de traslación, hay que reducir a l el numero de grados de libertad.

Por lo tanto, 5 es la cantidad mínima de restricciones para hacerlo. Cualquier restricción adicional sólo producirá redundancias. El montaje que se utilizará para montar la flecha tiene un cojinete de bolas en un extremo y un cojinete de rodillo en el otro (lo podemos observar en la siguiente imagen). 

Eje sin redundancias

👌   Este par de cojinetes impide el movimiento de traslación en dirección perpendicular al eje y y la rotación alrededor del eje z y el eje y. El cojinete de bolas impide el movimiento de traslación en el eje x y el eje z. Por lo tanto, en total hay cinco restricciones. Es decir, sólo queda un grado de libertad para la rotación requerida en torno al eje x. Si en ambos extremos de la flecha se coloca un cojinete de rodillos, entonces los dos cojinetes impiden el movimiento de traslación en el eje x y el eje z, lo que

implicaría una redundancia. Esta redundancia podría causar daño. Si en ambos extremos de la flecha se utilizan cojinetes de bola, entonces, para evitar redundancias, el anillo de rodamiento de uno de los cojinetes no se fija en su cubierta para permitir cierto grado de deslizamiento en una dirección axial.

Escrito por Archie Tecnology