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

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

O primeiro passo para refinar a seleção é escolher o mecanismo de acionamento mais adequado para a sua aplicação. A maioria dos fabricantes oferece pelo menos duas opções de acionamento, sendo os acionamentos por correia dentada e fuso de esferas os mais comuns, enquanto os acionamentos por motor pneumático e linear atendem a aplicações de nicho. Abaixo, 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 percorrer 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. Atuadores com 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. Esse limite é determinado pela velocidade crítica do fuso. À medida que o comprimento do fuso aumenta, sua velocidade crítica, ou a velocidade na qual o fuso começa a sofrer vibrações de flexão, diminui. Simplificando, à medida que o fuso 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 largura maior (maior área de contato) e passo de dentes mais alto, os atuadores com acionamento por correia são comumente encontrados em aplicações que exigem um 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 com acionamento por correia é de 5 m/s. Esse limite é influenciado pelo sistema de guia, que geralmente utiliza 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.

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

3. Precisão

Precisão é amplamente utilizada 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 a cada curso). Embora a precisão de deslocamento seja fortemente influenciada pela estrutura, base e montagem do atuador, a precisão de posicionamento e a repetibilidade são principalmente funções do mecanismo de acionamento.

Parafusos de esferas, especialmente se pré-carregados, apresentam maior precisão de posicionamento do que acionamentos por correia devido à sua rigidez. No entanto, a "imprecisão" no posicionamento pode ser medida e compensada no sistema de controle do atuador. Por esse motivo, a repetibilidade (a capacidade de atingir a mesma posição a cada curso) frequentemente se torna o fator mais importante em aplicações de alta precisão. Para alta repetibilidade, a rigidez do mecanismo de acionamento é crucial, tornando um conjunto de parafuso de esferas e porca pré-carregados a melhor escolha.

4. Montagem

Em alguns casos, a direção de montagem do atuador determinará qual mecanismo de acionamento é o mais adequado. Tanto os acionamentos por correia quanto os por fuso de esferas são adequados para montagens horizontais e inclinadas, mas aplicações que exigem montagem vertical exigem uma avaliação mais cuidadosa.

Embora todo sistema que movimenta uma carga verticalmente necessite de mecanismos de segurança integrados, os acionamentos por fuso de esferas são frequentemente considerados mais seguros do que os acionamentos por correia para o transporte de cargas verticais. Isso ocorre porque os fusos de esferas, dependendo da carga, do avanço do fuso e do atrito no sistema, relutam em acionar o movimento reverso, ou "queda livre", caso haja falha do freio ou danos catastróficos ao sistema. Quando um atuador com 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 com fuso de esferas quanto os com acionamento por correia exigem que o sistema de guia seja lubrificado periodicamente, mas os fusos de esferas apresentam outro componente que deve ser monitorado para garantir uma lubrificação adequada. Alguns fabricantes abordaram esse problema fornecendo sistemas com lubrificação vitalícia (com vida útil definida como uma distância de deslocamento ou número de revoluções definido, com uma determinada carga, velocidade e ambiente), mas muitas aplicações não atendem a esses parâmetros especificados e exigirão lubrificação em algum momento durante sua vida útil prevista.

Embora os atuadores acionados por correia tenham a vantagem de menos componentes para manutenção, quando o ambiente contém poeira ou cavacos, procure um projeto de atuador que minimize o potencial de contaminação para os alojamentos das polias. Isso garantirá maior vida útil dos rolamentos das polias 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 mais indicados para aplicações que exigem alta repetibilidade ou montagem vertical. Em algumas aplicações, qualquer um dos mecanismos de acionamento atenderá aos critérios descritos acima. Nesses casos, o fabricante pode orientá-lo na escolha do atuador correto com base em fatores mais complexos, como aceleração, tempo de estabilização ou condições ambientais.