Um atuador linear é um sistema estrutural autossustentável capaz de transformar um movimento circular em um movimento linear. Esse movimento é gerado por um motor e transmite a força ao longo de um eixo. Dessa forma, os atuadores lineares operam de maneira diferente dos motores elétricos convencionais, que funcionam em movimento circular.

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

Devido à variedade de tarefas que executam, existem diversos tipos de atuadores lineares disponíveis. Como você pode imaginar, nem todos os atuadores lineares servem exatamente ao mesmo propósito. Para melhor compreender 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 atuadores lineares são iguais, mas geram movimentos lineares semelhantes com potência. Por um lado, os atuadores lineares movem objetos ou itens em linha reta. Mas, além disso, executam esse movimento com precisão e grande 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 para determinadas 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 à sua aplicação.

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

Os principais setores:

Existem diversos setores industriais que podem se beneficiar de um atuador linear elétrico. Seja para pequenas operações ou para grandes volumes de movimentação de materiais, o importante é que, independentemente da sua necessidade, 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 perceber por que esses setores se beneficiam de movimentos lineares controlados e precisos.

1. Automação industrial
2. Servomotores e sistemas de coleta e posicionamento em processos de produção
3. montagem
4. Embalagem e paletização

 

De fato, 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 movimentar um robô antropomórfico industrial ao longo de um eixo externo adicional para ampliar seu alcance de ação.

Todas essas aplicações utilizam um ou mais atuadores lineares. O tipo de atuador linear utilizado depende de diversos fatores, como precisão, capacidade de carga e velocidade. De modo geral, é o tipo de transmissão de movimento que costuma fazer a diferença.

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

Como garantir a escolha do atuador correto? Quais variáveis ​​um designer industrial que está desenvolvendo uma nova aplicação precisa considerar?

Ao falar sobre soluções de movimento linear, o importante é considerar a questão sob a perspectiva correta. Especificamente, isso significa analisar a aplicação em questão. Este é sempre o primeiro e mais importante aspecto na hora de decidir qual tipo de atuador linear você precisa.

Ao selecionar um atuador linear de precisão, é crucial definir claramente suas expectativas em relação aos resultados e ao desempenho. Essa análise detalhada ajudará você a adequar o atuador linear de precisão às suas necessidades específicas.

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

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

Sendo assim, vale a pena começar por considerar a dinâmica, o comprimento do curso e a precisão necessários. Vamos analisar esses aspectos em detalhes.

Alta dinâmica

Em muitas áreas do design industrial, as exigências do designer frequentemente envolvem velocidade. Normalmente, incluem também a redução dos tempos de ciclo. Um bom exemplo disso é a indústria de embalagens. Afinal, quanto mais precisa e rápida for a embalagem, mais rápido os produtos serão despachados.

Não é surpresa, portanto, que a alta dinâmica seja geralmente o ponto de partida na definição de uma solução.

As transmissões por correia costumam ser 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 remadas de até 10-12 m de comprimento.
2. Um pórtico XYZ com eixos acionados por correia é capaz de suportar cargas que variam de extremamente pequenas a aproximadamente 200 kg.
3. Dependendo do tipo de lubrificação, esses sistemas podem oferecer intervalos de manutenção particularmente longos, garantindo assim a continuidade da produção.

Há momentos em que são necessárias altas dinâmicas em cursos superiores a 10-12 m. Nesses casos, atuadores com acionamento por cremalheira e pinhão tendem a ser uma excelente solução. Isso 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.

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

A escolha de um atuador de tipo diferente não garantiria os mesmos resultados. Um sistema de parafuso, por exemplo, que é inegavelmente muito mais preciso, certamente seria lento demais. Com um atuador desse tipo, não seria possível realizar cursos tão longos.

Embora um atuador de parafuso seja uma ferramenta incrivelmente comum, que consiste em girar o parafuso para impulsioná-lo para a frente, ele possui limitações de velocidade, que variam conforme a situação.

Golpes longos

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

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

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

1. Graças à rigidez do sistema de cremalheira e pinhão, eles 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 rolamentos de esferas recirculantes ou trilhos prismáticos.
3. A opção de instalar vários carros, cada um com seu próprio motor, permite inúmeros eixos Z verticais independentes.

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

Repetibilidade de posicionamento

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

Os atuadores lineares acionados por parafuso oferecem o melhor desempenho desse ponto de vista. Isso se deve principalmente ao fato de possuírem um grau de repetibilidade de posicionamento de até ±5 μm. Esse desempenho não pode ser igualado por atuadores acionados por correia ou por parafuso. Ambos os tipos de atuadores lineares atingem um grau máximo de repetibilidade de posicionamento de ±0,05 mm.