Os módulos lineares prontos para instalação são utilizados em diversos setores industriais para movimentar materiais, produtos e ferramentas de produção em uma ampla variedade de máquinas.

Os projetistas de máquinas têm diversas opções à disposição ao selecionar módulos lineares, com base em requisitos específicos de produção e desempenho. No entanto, existem alguns setores e aplicações de sistemas em que o movimento preciso e exato é o requisito mais crítico.

Em particular, aplicações como a fabricação de semicondutores, máquinas-ferramenta de corte a laser, montagem eletrônica e sistemas de automação de laboratório exigem módulos lineares de precisão que precisam operar com extrema exatidão nos pontos finais e deslocamento suave com vibração mínima durante todo o ciclo de movimento.

Compreender diversas características-chave de projeto e desempenho que distinguem os módulos lineares de precisão pode ajudar os projetistas de máquinas e sistemas a selecionar os melhores produtos para atender aos requisitos das máquinas que estão construindo.

A necessidade de movimentos precisos
Movimentos ultraprecisos e delicados para corte a laser, sistemas automatizados de amostragem em equipamentos de teste médico ou movimentação de wafers semicondutores em ferramentas de fabricação exigem estabilidade extrema e praticamente ausência de vibrações durante o deslocamento. O objetivo principal é alcançar o ponto final desejado com a máxima precisão.

O movimento estável é muitas vezes crucial para proteger materiais extremamente frágeis contra danos ou degradação causados ​​pelo deslocamento linear. Os wafers semicondutores são um exemplo perfeito: são extremamente delicados e um wafer finalizado pode conter chips que valem milhões de dólares, dependendo do tamanho.

Cada wafer precisa ser transportado por centenas de etapas de processamento e, a cada vez que é movido de uma etapa para outra, a vibração no módulo linear representa um risco de danificar o wafer em processo, reduzindo seu valor final. Quanto menor a vibração, menor o risco.

A precisão no ponto final é igualmente crucial para a produtividade. Se uma bandeja de componentes eletrônicos estiver se movendo por um processo de montagem automatizado de alta velocidade, a produtividade máxima é alcançada quando o módulo linear entrega a bandeja na ferramenta de montagem com precisão em nível micrométrico.

É importante ressaltar também que esse movimento estável e a precisão do ponto final devem ser repetíveis em milhares de ciclos de movimento por dia. Se forem necessários alguns milissegundos para ajustar o posicionamento das peças, esses milissegundos se acumulam em horas adicionais de tempo de produção, reduzindo a produtividade e potencialmente aumentando os custos e impactando os prazos de entrega.

Para atingir esses objetivos, certifique-se de considerar o design, os materiais, a construção e a funcionalidade essenciais encontrados em módulos lineares de precisão de alto desempenho.

Materiais de construção
O projeto da estrutura do módulo e os materiais de construção são fatores críticos que podem determinar a precisão e a repetibilidade a longo prazo.

No mundo dos módulos lineares, o alumínio ou o aço são os materiais mais comumente usados ​​para criar as carcaças, ou "perfis". As carcaças de alumínio são geralmente utilizadas em módulos lineares mais padronizados, pois podem ser extrudadas de forma economicamente viável para atender a uma gama maior de tamanhos e comprimentos de módulos.

No entanto, é importante considerar os módulos lineares de precisão fabricados com carcaças de aço usinadas. Essas carcaças normalmente apresentam muito menos elasticidade modular e desvio do percurso desejado, em comparação com os módulos de alumínio (que também são muito estáveis, mas simplesmente não no nível que as carcaças de aço podem suportar).

A elasticidade modular faz com que o módulo assuma a forma da estrutura da máquina à qual está montado. Com uma carcaça de alumínio extrudado, se houver alguma deformação — como uma torção ou curvatura no ponto de fixação do módulo — ela pode refletir essa deformação.

Como os módulos lineares de precisão possuem carcaças de aço usinadas, esse tipo de desvio é evitado, garantindo alta planicidade ou retilineidade do percurso. Isso contribui para a redução de vibrações, precisão no ponto final e repetibilidade de posicionamento. Além disso, procure módulos que possuam uma borda de referência usinada com trilhos-guia integrados na carcaça. Algumas empresas permitem até mesmo que o usuário especifique qual lado possui a borda de referência retificada, para uma montagem mais rápida e um alinhamento mais fácil.

Dimensionamento adequado para a aplicação correta
Quando se exige alta precisão operacional, certifique-se de selecionar componentes com o tamanho adequado para suportar a carga. Cargas axiais ou de torção, por exemplo, podem exigir componentes mais largos ou robustos do que cargas radiais simples. Além disso, em muitas aplicações avançadas em máquinas-ferramenta, produção de semicondutores e fabricação eletrônica, os sistemas de produção são relativamente pequenos, exigindo módulos de precisão compactos que se encaixem facilmente em espaços reduzidos. Muitos fornecedores oferecem diferentes tamanhos.

Além disso, é importante considerar outros critérios básicos de projeto de movimento linear, como o ambiente em que o sistema opera, o ângulo de montagem da carga, a velocidade necessária, a distância percorrida e o ciclo de trabalho requerido. Isso é conhecido na indústria como LOSTPED (carga, orientação, velocidade, percurso, precisão, ambiente e ciclo de trabalho).

Componentes de movimento
Um movimento preciso e estável também é resultado dos componentes de movimento que acionam o módulo linear. Para módulos lineares de precisão, os acionamentos por fuso de esferas oferecem a solução ideal.

Os fusos de esferas são extremamente eficientes na conversão de movimento rotativo em movimento linear. Como elementos de acionamento mecânico, podem ser instalados em orientações XYZ e executar movimentos com a precisão e repetibilidade necessárias.

Os fusos de esferas com vedação total oferecem uma combinação única de alta rigidez, alta precisão e velocidade considerável, tornando-os úteis em uma ampla variedade de aplicações de movimento de precisão. Especificamente, sua capacidade de suportar cargas axiais substanciais muitas vezes os torna uma escolha melhor do que os motores lineares, particularmente em aplicações de corte de metal, madeira e pedra.

Igualmente importante é o projeto das guias lineares em módulos de precisão. A precisão nas guias lineares depende de muitos fatores: a retidão do trilho sobre o qual o bloco deslizante ou o rolamento se move, as pistas internas do rolamento por onde as esferas ou roletes se deslocam e a planicidade da superfície de montagem do trilho.

Uma das áreas mais importantes a serem avaliadas é a suavidade da recirculação das esferas dentro do bloco guia enquanto este se desloca ao longo do trilho. Aplicações que exigem altíssima precisão podem ser afetadas negativamente até mesmo por movimentos mínimos das esferas na câmara de recirculação, ou por uma leve rotação do sistema de trilhos em torno de seu eixo.

Qualquer deflexão ou folga, por menor que seja, reduz a precisão, e qualquer irregularidade na recirculação das esferas pode causar imprecisão. Para solucionar esse problema, os principais fornecedores de módulos lineares incorporam guias que otimizam a recirculação em pontos de transição cruciais, proporcionando um movimento extremamente suave e consistente à medida que as esferas circulam nas pistas do rolamento.

Módulos lineares de precisão que apresentam conjuntos de fusos de esferas e guias lineares otimizados, combinados com carcaças de aço, oferecem muitas das características essenciais exigidas em sistemas automatizados de alta precisão e alta velocidade.

Lubrificação e Vedação
Por mais bem projetados e construídos que sejam, os módulos lineares precisam de lubrificação adequada durante todo o seu ciclo de vida para manter um movimento preciso e estável. Uma maneira de garantir que a lubrificação seja efetivamente integrada às práticas gerais de manutenção do sistema é selecionar módulos de precisão que facilitem e tornem mais conveniente a lubrificação contínua dos módulos.

A maioria dos módulos de precisão está disponível com lubrificante industrial convencional para lubrificação inicial. Outros módulos oferecem opções de lubrificação mais avançadas — por exemplo, para atender aos requisitos de salas limpas ou da indústria eletrônica.

Recentemente, atualizamos nossa linha de módulos de precisão para incluir lubrificantes mais avançados, padrão LSS e para salas limpas LSC. Há também a opção de conexão a sistemas de lubrificação centralizados utilizando graxa líquida. A relubrificação automatizada aumenta a confiabilidade operacional, eliminando erros humanos que ocorrem durante a lubrificação manual.

Os módulos lineares requerem lubrificação devido às suas partes móveis, que podem gerar minúsculas partículas em suspensão no ar caso o módulo não esteja devidamente vedado (os próprios lubrificantes também podem se dispersar no ar). É fundamental avaliar previamente as opções de vedação oferecidas pelos fornecedores de módulos lineares de precisão, especialmente para ambientes de salas limpas ou sistemas de automação laboratorial com amostras biológicas sensíveis.

Procure por um conjunto de porca de fuso de esferas de precisão e carro linear que seja vedado em ambos os lados com vedações para o conjunto do fuso de esferas. Esse design reduz significativamente o risco de vazamento de lubrificantes.

Configuração e suporte técnico
Um último elemento a ser considerado na seleção de módulos lineares de precisão é o nível de suporte técnico disponível por parte do fornecedor para ajudar os fabricantes de máquinas a selecionar, especificar, configurar e encomendar os módulos de que necessitam.

Escolher um fornecedor de módulos lineares com ferramentas online de dimensionamento e configuração fáceis de usar e passo a passo pode ajudar os projetistas de máquinas a configurar e encomendar rapidamente os módulos certos quando necessário. Algumas empresas também permitem a seleção e o dimensionamento da combinação de mecânica, motor e acionamento com uma única ferramenta.

Quando é necessário auxílio direto, também faz sentido trabalhar com fornecedores de módulos lineares com vasta experiência em tecnologias de movimento linear. Essas empresas oferecem suporte técnico de especialistas em engenharia de movimento linear por telefone, e-mail ou ferramentas de chat online em tempo real. Em muitos casos, quando os fabricantes de máquinas têm dúvidas sobre os requisitos específicos de dimensionamento e desempenho de suas aplicações, esses especialistas já terão solucionado esse tipo de desafio no passado.

Para os sistemas de automação mais avançados da atualidade, alcançar altos níveis de produtividade não deve exigir o sacrifício da qualidade em prol da velocidade. Especialmente para indústrias e aplicações que necessitam de movimento linear ultrapreciso, transporte livre de vibrações e precisão extrema nos pontos finais, a escolha do módulo linear de precisão adequado pode ser crucial para a produtividade, a eficiência e a qualidade da manufatura.