Estágios e tabelas multieixos

Já se foi o tempo em que os projetistas e construtores de máquinas tinham que escolher entre construir seu próprio sistema linear do zero ou se contentar com uma gama limitada de sistemas pré-montados que, na maioria dos casos, não se ajustavam perfeitamente à sua aplicação. Os fabricantes hoje oferecem sistemas baseados em uma variedade de mecanismos de acionamento – fusos de esferas, correias, cremalheira e pinhões, motores lineares e pneumáticos – com opções de guia e alojamento para atender praticamente qualquer aplicação, ambiente ou restrição de espaço. O dilema dos engenheiros agora é menos encontrar um sistema que funcione para sua aplicação e mais escolher a melhor solução entre a ampla variedade de configurações disponíveis.

Muitos assessores foram criados para ajudar nesse processo de seleção. Normalmente, eles assumem a forma de uma tabela que mostra os principais parâmetros da aplicação em relação ao tipo de sistema, com símbolos para avaliar a adequação de cada sistema para cada parâmetro. Embora esse layout forneça uma referência visual rápida, ele perde alguns dos pontos mais delicados das habilidades e fraquezas de cada sistema. Na tentativa de aprofundar um pouco mais, o esboço a seguir analisa os pontos fortes e as limitações específicas dos tipos mais comuns de sistemas lineares pré-montados.

【Sistemas acionados por correia】

Os sistemas de transmissão por correia são provavelmente mais reconhecidos por sua capacidade de percorrer longos comprimentos. Eles também são capazes de atingir altas velocidades, uma vez que os mecanismos de acionamento por correia não utilizam elementos recirculantes. Quando combinadas com guias não recirculantes, como rolos de came ou rodas, as correias normalmente podem atingir velocidades de até 10 m/s. Os sistemas acionados por correia também são adequados para ambientes agressivos, uma vez que não há elementos rolantes que possam ser danificados por detritos e o material da correia de poliuretano pode suportar os tipos mais comuns de contaminação química.

A principal desvantagem dos sistemas acionados por correia é que as correias esticam. Mesmo as correias reforçadas com aço, usadas pela maioria dos fabricantes de sistemas, eventualmente sofrerão algum estiramento, o que degrada a repetibilidade e a precisão do deslocamento. Os sistemas acionados por correia também têm mais ressonância do que outros tipos de acionamento, devido à elasticidade da correia. Embora o ajuste adequado da unidade possa compensar isso, aplicações com altas taxas de aceleração e desaceleração e/ou cargas pesadas podem experimentar tempos de estabilização indesejáveis.

【Sistemas acionados por parafuso de esfera】

Para altas cargas axiais e alta precisão de posicionamento, os sistemas acionados por fuso de esferas são geralmente a primeira escolha. E por um bom motivo. Com porcas pré-carregadas, os fusos de esferas proporcionam movimento sem folga e podem alcançar precisão de posicionamento e repetibilidade muito altas. Cabos que variam de 2 mm a 40+ mm também permitem que os sistemas de fusos de esferas atendam a uma ampla gama de requisitos de velocidade e podem evitar retrocesso em aplicações verticais.

O comprimento do percurso é a limitação fundamental dos sistemas acionados por fuso de esferas. À medida que o comprimento do parafuso aumenta, a velocidade permitida diminui, devido à tendência do parafuso de ceder sob o seu próprio peso e sofrer chicotadas. Os suportes de fuso de esferas podem ajudar a combater esse efeito, mas às custas de espaço e custo geral do sistema.

【Sistemas acionados por cremalheira e pinhão】

Os sistemas de cremalheira e pinhão produzem altas forças de impulso e podem fazê-lo com comprimentos de percurso virtualmente ilimitados. Seu design também permite que vários carros sejam usados ​​no mesmo sistema, o que é útil para aplicações que exigem que os carros se movam de forma independente, como grandes sistemas de pórticos nas indústrias automotiva e de embalagens.

Embora estejam disponíveis sistemas de pinhão e cremalheira de alta qualidade e baixa folga, em geral eles têm menor precisão de posicionamento do que outras opções de acionamento. E dependendo do perfil do dente e da qualidade da usinagem, os sistemas acionados por cremalheira e pinhão podem produzir um alto nível de ruído quando comparados a outros sistemas lineares.

【Sistemas acionados por motor linear】

Tradicionalmente considerados demasiado caros para a maioria das aplicações, os motores lineares estão agora a ser utilizados para tarefas de posicionamento e manuseamento em indústrias como embalagem e montagem. Custos mais baixos contribuíram para esta tendência, mas para os engenheiros, as características atraentes dos motores lineares são a sua capacidade de alta velocidade, alta precisão de posicionamento e baixos requisitos de manutenção. Os motores lineares também oferecem a capacidade, como os sistemas de cremalheira e pinhão, de integrar vários carros independentes em um sistema.

Por não possuírem componentes mecânicos para evitar a queda da carga em condições de perda de potência, os motores lineares geralmente não são recomendados para uso em aplicações verticais. Seu design aberto, juntamente com a presença de ímãs poderosos, também os torna suscetíveis a contaminação e detritos, especialmente lascas e aparas de metal.

【Sistemas acionados pneumáticos】

Quando a fonte de transmissão de energia preferida é o ar, os sistemas lineares pneumáticos são adequados. Para movimentos simples ponto a ponto, os sistemas acionados pneumáticos podem ser a opção mais econômica e simples de integrar. A maioria dos sistemas lineares pneumáticos são encerrados em uma carcaça de alumínio, que permite a incorporação de amortecedores finais e tampas de proteção.

Os sistemas pneumáticos apresentam a menor precisão e rigidez dos tipos aqui discutidos, mas sua principal limitação é a incapacidade de parar em posições intermediárias.

Independentemente da sua aplicação, ao considerar as opções entre sistemas lineares pré-montados, comece com os quatro parâmetros principais da aplicação: curso, carga, velocidade e precisão. Uma vez determinadas a magnitude e a importância desses critérios, outros parâmetros, como ruído, rigidez e fatores ambientais, podem ajudar a restringir o campo e tornar o dimensionamento e a seleção finais menos demorados.