Comprimento do curso, velocidade, precisão, montagem, manutenção.

Você está trabalhando em uma aplicação que requer movimento linear – talvez seja um sistema de montagem pick-and-place, uma linha de embalagem ou um pórtico para transferência de material – mas projetando seu próprio atuador do zero, fornecendo as diversas peças, montando e alinhando os componentes e implementar um sistema de manutenção não é um uso eficaz do seu tempo. Você começa a olhar para atuadores lineares pré-projetados e pré-montados, mas há tantas opções em relação ao tipo, tamanho e princípio de operação que é difícil saber por onde começar na sua seleção.

O primeiro passo para restringir o campo é escolher qual mecanismo de acionamento é melhor para sua aplicação. A maioria dos fabricantes oferece pelo menos duas opções de acionamento, sendo a correia dentada e o fuso de esferas os mais comuns, enquanto os acionamentos pneumáticos e lineares atendem a aplicações de nicho. Abaixo estão cinco fatores que ajudarão a orientar sua escolha entre os dois tipos mais comuns de atuador – correia dentada e fuso de esferas.

1. Comprimento do curso

A distância que o atuador precisa se mover em uma direção, conhecida como comprimento do curso, é o primeiro requisito a ser considerado na escolha entre fuso de esferas ou acionamento por correia. Os atuadores de fuso de esferas são comumente encontrados em comprimentos de 1.000 mm ou menos, embora fusos de esferas de diâmetro maior possam ser usados ​​em comprimentos de até 3.000 mm. Este limite é governado pela velocidade crítica do parafuso. À medida que o comprimento de um parafuso aumenta, sua velocidade crítica, ou a velocidade na qual o parafuso começa a encontrar vibrações de flexão, diminui. Simplificando, à medida que um parafuso fica mais longo e gira mais rápido, ele começa a “chicotear” como uma corda de pular.

Para atuadores com acionamento por correia dentada, a capacidade de tensionar a correia limita o comprimento máximo. Ao utilizar correias com maior largura (mais área de contato) e maior passo dos dentes, os atuadores de acionamento por correia são comumente encontrados em aplicações que exigem um comprimento de curso de 10 a 12 metros.

2. Velocidade

O segundo fator crítico na escolha de um atuador é a velocidade. A velocidade máxima para a maioria dos atuadores de transmissão por correia é de 5 m/s. Este limite é influenciado pelo sistema de guia, que mais comumente emprega rolamentos recirculantes. Para aplicações que exigem velocidades mais altas, de até 10 m/s, um acionamento por correia pode ser usado em conjunto com rodas pré-carregadas ou rolos de came em vez de rolamentos recirculantes.

Conforme mencionado acima, em um atuador de fuso de esferas, à medida que o comprimento aumenta, a velocidade crítica diminui. Em geral, os atuadores de fuso de esferas podem atingir velocidades de até 1,5 m/s em comprimentos de curso inferiores a 1 metro. Os suportes do parafuso esférico podem fornecer rigidez adicional, reduzindo o comprimento sem suporte do parafuso, permitindo que o atuador alcance velocidades mais altas e comprimentos mais longos. Ao considerar suportes de fuso de esferas, consulte o fabricante para obter assistência na realização dos cálculos necessários de velocidade e comprimento.

3. Precisão

Precisão é amplamente usada para significar precisão de deslocamento (onde o carro ou sela está localizado no espaço durante o movimento), precisão de posicionamento (quão próximo o atuador atinge a posição alvo) ou repetibilidade (quão próximo o atuador atinge a mesma posição com cada AVC). Embora a precisão do deslocamento seja fortemente influenciada pela estrutura, base e montagem do atuador, a precisão do posicionamento e a repetibilidade são principalmente funções do mecanismo de acionamento.

Os fusos de esferas, especialmente se forem pré-carregados, têm melhor precisão de posicionamento do que os acionamentos por correia devido à sua rigidez. Contudo, a “imprecisão” no posicionamento pode ser medida e compensada no sistema de controle do atuador. Por esta razão, a repetibilidade (a capacidade de atingir a mesma posição em cada golpe) muitas vezes se torna o fator mais importante em aplicações de alta precisão. Para alta repetibilidade, a rigidez do mecanismo de acionamento é fundamental, tornando um conjunto de parafuso esférico pré-carregado e porca a melhor escolha.

4. Montagem

Em alguns casos, a direção na qual o atuador é montado determinará qual mecanismo de acionamento é melhor. Os acionamentos por correia e por fuso de esferas são adequados para orientações de montagem horizontal e inclinada, mas as aplicações que exigem montagem vertical precisam de uma avaliação mais cuidadosa.

Embora todo sistema que move uma carga verticalmente precise de mecanismos de segurança integrados, os acionamentos por fuso de esferas são frequentemente vistos como mais seguros do que os acionamentos por correia para transportar cargas verticais. Isso ocorre porque os parafusos esféricos, dependendo da carga, do avanço do parafuso e do atrito no sistema, relutam em retroceder ou em “queda livre” se houver uma falha do freio ou danos catastróficos ao sistema. Quando um atuador de acionamento por correia é necessário em uma aplicação vertical, um freio externo ou contrapeso deve ser seriamente considerado.

5. Manutenção

A principal causa de falha em atuadores lineares é a falta de lubrificação. Tanto os atuadores de fuso de esfera quanto os de acionamento por correia exigem que o sistema de guia seja lubrificado periodicamente, mas os fusos de esfera introduzem outro componente que deve ser monitorado para uma lubrificação adequada. Alguns fabricantes abordaram esta questão fornecendo sistemas que são lubrificados para toda a vida (sendo a vida útil definida como uma determinada distância de viagem ou número de rotações, com uma determinada carga, velocidade e ambiente), mas muitas aplicações ficam fora destes parâmetros especificados e exigirão lubrificação em algum momento durante sua vida útil pretendida.

Embora os atuadores acionados por correia tenham o benefício de menos componentes para manter, quando o ambiente contém poeira ou lascas, procure um projeto de atuador que minimize o potencial de entrada de contaminação nos alojamentos das polias. Isto garantirá uma vida útil mais longa aos rolamentos da polia e reduzirá o desgaste da própria correia.

Tanto os acionamentos por correia quanto os acionamentos por fuso de esferas apresentam benefícios de desempenho. Ao fazer uma seleção inicial, lembre-se de que os acionamentos por correia são normalmente a melhor escolha para cursos longos e altas velocidades, enquanto os acionamentos por fuso de esferas são melhores para aplicações que exigem alta repetibilidade ou montagem vertical. Em algumas aplicações, qualquer um dos mecanismos de acionamento atenderá aos critérios descritos acima. Nestes casos, o fabricante pode orientá-lo na escolha do atuador correto com base em fatores mais avançados, como aceleração, tempo de acomodação ou condições ambientais.