Dos portacables en un eje: disposición, equilibrio y reparto de cables

Cuándo dos portacables son mejores que uno

Un solo portacables es más simple, más barato y más fácil de alinear. Dos portacables en un eje sólo se justifican cuando se cumple una de cuatro condiciones.

• El haz es demasiado pesado o demasiado ancho. Por encima de unos 60 mm de altura interior y 300 mm de anchura interior, una cadena se vuelve un problema de manejo, y dividir el haz en dos cadenas de la mitad de peso suele salir más barato que una cadena sobredimensionada.
• Los dos extremos de un pórtico ancho se mueven de forma independiente. En un pórtico de doble viga con dos accionamientos sincronizados pero separados, cada viga necesita su portacables, porque una cadena que abarcara ambas quedaría cargada por cualquier desalineación entre ellas.
• Potencia y señal deben separarse. En plasma, láser o inducción de alta potencia, la separación física entre cables de accionamiento y de encoder es un requisito, no una preferencia. Dos cadenas dan la separación más limpia posible.
• Se exige redundancia. En una máquina donde el fallo de un portacables para una línea de producción, una disposición doble permite sustituir una cadena mientras la otra mantiene los servicios esenciales.

Si no se cumple ninguna, una cadena con más cavidad y mejores separadores es la mejor respuesta de ingeniería. Dos cadenas duplican el número de piezas, el trabajo de alineación y el tiempo de inspección.

Las tres disposiciones

La paralela es con diferencia la más común y la más fácil de mantener. La anidada queda elegante en catálogo y es implacable en servicio: cuando falla la exterior suele llevarse la interior, y la interior no se puede desmontar sin desmontar la exterior.

Dimensionar cada cadena por separado

El error más común con dos portacables es dimensionar ambas a partir del haz total y luego dividir el resultado por dos. Cada cadena debe dimensionarse con los cables que realmente lleva.

• Reparta primero los cables en dos grupos y dimensione cada cadena para su grupo: peso por metro, diámetro mayor, radio de curvatura más cerrado.
• No suponga que las dos cadenas son del mismo tamaño. Una cadena de potencia con cuatro cables de 25 mm² y una de señal con veinte pares de encoder acaban con cavidades completamente distintas.
• Si las dos deben ser de la misma serie por estética o repuestos, dimensione ambas para el servicio más exigente, no para la media.
• Mantenga los radios de curvatura idénticos aunque las cavidades difieran; radios iguales mantienen los dos lazos a la misma altura y simplifican la canaleta.

Equilibrio de cargas en el carro

Dos cadenas tiran del carro móvil en dos puntos, y si las tiradas no están equilibradas el carro gira en el plano. En una máquina de precisión eso aparece como error de posicionamiento en la herramienta, no como daño visible.

• Sitúe los dos soportes simétricamente respecto al centro de masas del carro, no respecto a su centro geométrico.
• Calcule la fuerza de tracción de cada cadena a la aceleración máxima, incluido el peso del haz, y compare los dos valores. Una diferencia superior al 15 % se corrige redistribuyendo cables.
• En un pórtico de accionamiento único, deje la cadena más pesada en el lado más próximo al accionamiento; allí la estructura es más rígida y el giro menor.
• Compruebe el giro con un comparador en el portaherramientas, moviendo el eje a la aceleración de producción, no a velocidad lenta.

Sincronización y movimiento diferencial

Dos cadenas en el mismo eje no recorren automáticamente la misma distancia. Importan tres fuentes de diferencia.

• Error de posición del soporte. Si un soporte está 2 mm más avanzado que el otro, esa cadena recorre 2 mm más en cada extremo de la carrera y su lazo es 2 mm más largo.
• Tolerancia de longitud de cadena. Las cadenas moldeadas se suministran en longitudes nominales con tolerancia; dos cadenas pedidas por separado pueden diferir varios milímetros. Pídalas como par igualado si la aplicación es sensible.
• Desalineación en un pórtico de doble accionamiento. Si las dos vigas pueden desalinearse, las cadenas deben absorber ese movimiento sin ser arrastradas de lado. Es el principal argumento para canaletas independientes.

Canaletas: compartidas o separadas

Una canaleta compartida es más barata y queda ordenada. Una separada perdona más. La decisión depende de tres preguntas.

Si se usa canaleta compartida, coloque un separador central entre las cadenas para que no se toquen. Dos cadenas rozándose en cada inversión gastan una placa lateral en meses.

Reparto de cables: potencia en una, señal en la otra

El reparto limpio es por función, no por comodidad.

• Cadena A: potencia de husillo o plasma, potencia de servo, líneas hidráulicas y neumáticas, cables de freno de alta corriente.
• Cadena B: cables de encoder y resolver, sensores analógicos, buses de comunicación, líneas de termopar de bajo nivel.
• Nunca reparta una misma función entre las dos cadenas. Un cable de motor en una cadena y su encoder en la otra es un error clásico: duplica el área de bucle y convierte el cable de encoder en antena del ruido del accionamiento.
• Deje al menos 200 mm entre las dos cadenas donde corran paralelas, o use un separador metálico, si el accionamiento es servo o inversor de plasma.

En plasma o láser la separación importa aún más, porque el ruido de encendido es de banda ancha y la señal de control de altura es de bajo nivel. Allí las cadenas físicamente separadas son la única respuesta fiable.

Tolerancias de montaje entre cadenas

• Ajuste las dos canaletas paralelas al eje con 0,5 mm en todo el recorrido.
• Sitúe los dos soportes móviles en la misma posición axial con 1 mm, medida desde un datum común y no desde la cara mecanizada del otro.
• Nivele la altura de ambos soportes con 1 mm; una diferencia de altura inclina una cadena y carga una placa lateral.
• Compruebe ambos lazos en los dos extremos del recorrido. Una estructura recta a media carrera puede no serlo en los extremos.

Mantenimiento: se desgastan de forma distinta

Dos cadenas de la misma máquina nunca se desgastan al mismo ritmo, y la diferencia es diagnóstica.

• La cadena con más peso se desgasta antes. Si la diferencia es grande, redistribuya cables en lugar de aceptarla.
• La cadena más próxima al accionamiento se desgasta antes en un pórtico de accionamiento único, porque la estructura se mueve menos y la cadena recibe más choque de inversión.
• La cadena inferior en una disposición apilada recoge fluido de la superior; revise sus abrazaderas y entradas de cable por corrosión.
• Inspeccione ambas al mismo intervalo pero registre por separado, para que la tendencia de cada una sea visible.

Lista de verificación para una disposición doble

1. Motivo para dos cadenas: peso, independencia, separación o redundancia.
2. Disposición: paralela, anidada, opuesta o apilada.
3. Reparto de cables por función, con el peso por metro de cada grupo.
4. Tamaño de cadena y radio de curvatura de cada grupo, por separado.
5. Posición de los soportes respecto al centro de masas del carro.
6. Disposición de canaletas y si las vigas pueden desalinearse.
7. Acceso de inspección a ambas cadenas, incluida la interior en una disposición anidada.

Responda esas siete antes de dibujar la canaleta, y la disposición doble se comportará como dos ejes simples bien educados en lugar de un eje con un problema de alineación permanente.