A seleção de componentes e o projeto da máquina afetam a precisão e a repetibilidade do sistema.

Antes de respondermos a esta pergunta, vamos definir precisão e repetibilidade para sistemas lineares.

【Precisão】

No movimento linear, geralmente existem duas categorias de precisão – precisão de posicionamento e precisão de deslocamento. A precisão do posicionamento especifica a diferença entre a posição alvo do sistema e a posição real que ele alcançou. A precisão do deslocamento especifica erros que ocorrem durante o movimento – em outras palavras, o sistema se desloca em linha reta ou se move para cima e para baixo ou de um lado para o outro enquanto se desloca?

A precisão é dada em relação a um valor ou referência “verdadeiro” ou aceito. Para precisão de posicionamento, o valor de referência é a posição alvo. Para precisão de deslocamento, o valor de referência é um plano de movimento definido tanto na direção vertical (também conhecida como planicidade do deslocamento) quanto na direção horizontal (também conhecida como retilinidade do deslocamento). Observe que a precisão está relacionada à proximidade da posição alvo ao se aproximar de qualquer direção.

【Repetibilidade】

A repetibilidade define o quão próximo um sistema retorna à mesma posição após várias tentativas. A repetibilidade pode ser especificada como unidirecional, o que significa que a especificação é válida quando a posição é abordada na mesma direção, ou bidirecional, o que significa que a especificação é válida quando a posição é abordada em qualquer direção.

Pergunta: “Estou projetando um novo sistema de movimento linear. Devo projetá-lo para alta precisão ou repetibilidade? Ou ambos?

Os sistemas lineares são compostos de quatro componentes básicos – a base ou estrutura de montagem, a guia linear (ou guias), o mecanismo de acionamento e o motor – e cada um deles desempenha algum papel na precisão ou repetibilidade do sistema. Componentes secundários como acoplamentos, conectores, placas de montagem, sensores e dispositivos de feedback também influenciam o desempenho do sistema. E mesmo fatores que não são facilmente controlados, como flutuações de temperatura e vibrações de máquinas, afetam as especificações de precisão e repetibilidade de um sistema.

Ao trabalhar para maximizar a precisão do posicionamento, o mecanismo de acionamento normalmente deve ser a área de foco. Os fusos de esferas são geralmente reconhecidos como a melhor escolha para alta precisão de posicionamento, que é especificada por suas classificações de erro de avanço ou grau de tolerância. Mas os parafusos de avanço com porcas pré-carregadas e sistemas de cremalheira e pinhão de alta precisão também são capazes de fornecer alta precisão de posicionamento. A flexão e a vibração do sistema podem degradar a precisão do posicionamento, portanto a rigidez da estrutura de montagem, da guia linear e das conexões entre os componentes também é importante para sistemas que exigem alta precisão de posicionamento.

Em contraste, a precisão do percurso de um sistema depende quase inteiramente da estrutura de montagem e do sistema de guia linear. A maioria das guias lineares recirculantes são especificadas por classe de precisão, que define os desvios máximos de altura, paralelismo e retilineidade durante o deslocamento. Mas uma guia linear é tão “precisa” quanto a superfície na qual é montada, portanto a estrutura de montagem é um fator importante. A montagem de uma guia linear de “precisão” em uma base não usinada ou em uma extrusão de alumínio anula o desempenho de precisão de deslocamento da guia.

A repetibilidade de um sistema linear é determinada principalmente pelo mecanismo de acionamento – ou seja, a precisão do avanço de um parafuso, o desvio do passo do dente e o estiramento máximo de uma correia, ou a folga em um sistema de cremalheira e pinhão. A melhor maneira de melhorar a repetibilidade é remover a folga ou folga no mecanismo de acionamento. Os fusos de esferas são frequentemente especificados com pré-carga para eliminar folga, e muitos designs de fuso de avanço também oferecem folga zero. Os sistemas de cremalheira e pinhão têm inerentemente folga entre a cremalheira e os dentes do pinhão, mas os designs de pinhão duplo e pinhão dividido removem essa folga.

Se o sistema sofrer flutuações significativas de temperatura, a expansão e contração dos componentes devido a efeitos térmicos também poderá reduzir a repetibilidade do sistema. Ao contrário da precisão do posicionamento ou do deslocamento, a repetibilidade de um sistema não pode ser melhorada através de feedback e controle. A única maneira de melhorar a repetibilidade de um sistema linear é usar um drive que tenha maior repetibilidade.

Se um projetista ou engenheiro deve se preocupar mais com a precisão ou a repetibilidade depende do tipo de aplicação. Em aplicações de posicionamento, como pick and place ou montagem, a precisão posicional e a repetibilidade costumam ser os fatores mais críticos. Mas em aplicações como distribuição, corte ou soldagem, onde a uniformidade e a precisão do processo durante o deslocamento são críticas, a precisão do deslocamento deve ser o foco principal.