Um atuador linear é um sistema estrutural autoportante capaz de transformar um movimento circular em movimento linear. Esse movimento é gerado por um motor e envia o movimento (ou força) ao longo de um eixo. Dessa forma, os atuadores lineares operam de forma diferente dos motores elétricos convencionais, que operam em movimento circular.

Entender o que é um atuador linear é crucial para compreender suas diversas aplicações. Um atuador linear auxilia muito na produção de movimentos como empurrar, puxar, levantar, abaixar ou inclinar uma carga.

Devido à variedade de tarefas que realizam, existem vários tipos de atuadores lineares disponíveis. Como seria de se esperar, nem todos os atuadores lineares atendem exatamente à mesma finalidade. Para entender melhor o que é um atuador linear e sua funcionalidade, vamos examinar algumas das aplicações comuns desses dispositivos.

Para que serve um atuador linear?

Nem todos os tipos de atuadores lineares são iguais, mas geram um movimento linear semelhante com potência. Por um lado, os atuadores lineares movem objetos ou itens em linha reta. Mas, para ir mais além, eles realizam esse movimento com precisão e alta velocidade.

Um sistema de acionamento linear converte movimento rotativo em movimento linear, gerando um nível impressionante de eficiência para tarefas específicas e para a produção em geral. No entanto, é importante observar que diferentes tipos de atuadores lineares dentro de um sistema de acionamento linear podem ser mais adequados às necessidades do que outros.

A escolha ideal depende dos seus processos específicos e dos materiais que você precisa movimentar. Compreender as nuances dos requisitos do seu sistema de acionamento linear é crucial para selecionar o atuador mais adequado para a sua aplicação.

O uso mais comum de atuadores lineares de precisão envolve a combinação com sistemas robóticos cartesianos multieixos. Também é comum usá-los como componentes integrais de máquinas.

Os principais setores:

Existem todos os tipos de indústrias que podem utilizar um atuador linear elétrico. Seja para pequenas operações ou para movimentar uma quantidade significativa de material diariamente, a questão é que, independentemente da sua operação, existe um atuador linear ideal para você.

Portanto, a lista abaixo não é de forma alguma uma lista completa de setores, apenas alguns dos exemplos mais comuns. É fácil entender por que esses setores se beneficiam de um movimento linear controlado e preciso.

1. automação industrial
2. servos e sistemas pick-and-place em processos de produção
3. montagem
4. embalagem e paletização

 

Na verdade, basta pensar em aplicações como

1. máquinas de corte a laser ou plasma
2. o carregamento e descarregamento de peças usinadas
3. alimentação de centros de usinagem em uma linha de produção
4. ou mover um robô antropomórfico industrial ao longo de um eixo externo adicional para expandir seu alcance de ação

Todas essas aplicações utilizam um ou mais atuadores lineares. O tipo de atuador linear utilizado depende de vários fatores, como precisão, capacidade de carga e velocidade. No geral, o que faz a diferença é o tipo de transmissão de movimento.

Existem três tipos principais de transmissão de movimento:correia / cremalheira e pinhão / parafuso.

Como garantir a escolha do atuador certo? Quais variáveis ​​um designer industrial que lida com uma nova aplicação precisa considerar?

Ao falar sobre soluções de movimento linear, o importante é considerar a questão do ponto de vista correto. Especificamente, isso significa a aplicação em questão. Isso é sempre o primeiro e mais importante fator ao decidir o tipo de atuador linear que você precisa.

Ao selecionar um atuador linear de precisão, é crucial definir claramente suas expectativas de resultados e desempenho. Essa análise detalhada ajudará você a adaptar seu atuador linear de precisão às suas necessidades exatas.

Ao considerar cuidadosamente esses fatores, você estará mais bem equipado para identificar não apenas o tipo de atuador linear de precisão necessário, mas também as especificações específicas que garantirão o desempenho ideal em sua aplicação.

Este cuidadoso processo de seleção garante que o atuador linear de precisão escolhido atenderá às suas necessidades exclusivas com o mais alto nível de precisão e confiabilidade.

Portanto, vale a pena começar considerando a dinâmica, o comprimento do golpe e a precisão necessária. Vamos analisá-los em detalhes.

Alta Dinâmica

Em muitas áreas do design industrial, as demandas do designer frequentemente envolvem velocidade. Elas normalmente incluem também a redução dos tempos de ciclo. Um bom exemplo disso é a indústria de embalagens. Afinal, quanto mais precisa e rápida a embalagem, mais rápido as embalagens saem pela porta.

Não é surpresa, então, que a alta dinâmica seja comumente o ponto de partida ao definir uma solução.

Os acionamentos por correia são frequentemente a solução ideal quando se trata de alta dinâmica, considerando que:

1. permitem acelerações de até 50 m/s2 e velocidades de até 5 m/s em percursos de até 10-12 m
2. Um portal XYZ com eixos acionados por correia é capaz de movimentar cargas que variam de extremamente pequenas a aproximadamente 200 kg
3. De acordo com o tipo de lubrificação, esses sistemas podem oferecer intervalos de manutenção particularmente longos, garantindo assim a continuidade da produção.

Há momentos em que alta dinâmica é necessária em cursos superiores a 10-12 m. Nesses casos, atuadores com acionamento por cremalheira e pinhão tendem a ser uma excelente solução. Isso ocorre porque esses atuadores lineares permitem acelerações de até 10 m/s² e velocidades de até 3,5 m/s. E tudo isso em cursos potencialmente infinitos.

Modelos de atuadores de cremalheira e pinhão implementam o conceito de roda e eixo. Especificamente, uma roda giratória movimenta um cabo, corrente ou correia para produzir movimento linear.

A escolha de um tipo diferente de atuador não garantiria os mesmos resultados. Um sistema de parafuso, por exemplo, que é sem dúvida muito mais preciso, certamente seria muito lento. Com tal atuador, você não conseguiria lidar com cursos tão longos.

Embora um atuador de parafuso seja uma ferramenta incrivelmente comum, girar o parafuso para impulsioná-lo para frente... No entanto, ele tem limitações de velocidade dependendo do seu cenário.

Traços longos

Sistemas criados por atuadores lineares nas configurações XYZ típicas da robótica cartesiana frequentemente apresentam cursos longos. Isso é comum em aplicações como centros de usinagem de coleta e colocação e alimentação. Devido a essas longas linhas de produção, os cursos podem frequentemente atingir dezenas de metros de comprimento.

Além disso, em muitos casos, esses cursos longos – que geralmente envolvem o eixo Y – são responsáveis ​​por movimentar cargas consideravelmente pesadas. Em alguns casos, as cargas podem pesar centenas de quilos. Além disso, vários eixos Z verticais operam independentemente nesses cursos mais longos.

Nesses tipos de aplicações, a melhor escolha para o eixo Y é um atuador com acionamento por cremalheira e pinhão. Isso se deve a vários fatores, como:

1. Graças à rigidez do sistema de cremalheira e pinhão, podem operar em cursos potencialmente ilimitados. Ao mesmo tempo, podem funcionar mantendo sua rigidez, precisão e eficiência.
2. Dentro do acionamento, os atuadores com cremalheiras de aço temperado por indução possuem dentes inclinados. Esses dentes deslizam ao longo de trilhos de esferas recirculantes ou trilhos prismáticos.
3. A opção de instalar vários carros, cada um com seu próprio motor, permite vários eixos Z verticais independentes.

Um sistema de correias é ideal para cursos de até 10-12 m. No entanto, os atuadores de fuso de esferas são limitados (no caso de cursos longos) por sua velocidade crítica.

Repetibilidade de posicionamento

Por outro lado, há momentos em que o projetista busca a máxima precisão. Isso pode ser o caso em aplicações como a montagem de microcomponentes ou certas aplicações na área médica. Nesses casos, há apenas uma opção clara: eixos lineares com acionamentos por fuso de esferas.

Os atuadores lineares acionados por parafuso oferecem o melhor desempenho sob esse ponto de vista. Isso se deve, em grande parte, ao seu grau de repetibilidade de posicionamento de até ±5 μ. Esse desempenho não pode ser igualado por atuadores acionados por correia ou por parafuso. Tanto os atuadores lineares acionados por correia quanto os acionados por parafuso atingem um grau máximo de repetibilidade de posicionamento de ±0,05 mm.