Considere suportes, guias, acionamentos e vedações ao projetar um sistema linear. Conheça os requisitos de precisão, repetibilidade, carga e ambiente antes de iniciar o projeto do sistema linear.

Guias de esferas de alta rigidez e baixo atrito suportam um trilho (superior) ou dois (inferior). As desvantagens desse desempenho são custo mais alto e mais ruído.

O caminho mais curto entre dois pontos é uma linha reta. Mas se você estiver projetando um sistema de movimento linear, precisará considerar suporte estrutural, guias, acionamentos, vedações, lubrificação e acessórios entre os pontos A e B.

Não importa se você decide projetar e construir seu sistema do zero usando peças padrão ou comprar um que seja feito especialmente para você: fazer as escolhas certas desde o início deve ajudar a manter as coisas funcionando a longo prazo.

Apoio e orientação

Construir um sistema linear significa literalmente começar do zero — com um sistema de suporte estrutural. O principal componente do sistema de suporte normalmente é uma extrusão de alumínio.

Você pode usinar a superfície de montagem da extrusão da base e a superfície de montagem da guia linear para aplicações que exigem posicionamento preciso. Para aplicações de transporte com menor precisão, otimize as bases para resistir à flexão sob carga e evitar distorções durante a extrusão.

Uma base robusta permite que o sistema se apoie apenas em suportes nas extremidades. Extrusões mais leves podem precisar de suportes intermitentes ao longo de sua extensão.
As guias são fixadas à base para facilitar o movimento. Os principais tipos são guias de esfera, guias de roda e guias deslizantes ou prismáticas.
Guias de esferas suportam as cargas mais pesadas e apresentam a maior rigidez. Suas configurações de trilho único ou duplo se movem com pouco atrito. As desvantagens são o custo mais alto e a quantidade de ruído que geram.

Guias de rodas operam a até 10 m/s com baixo atrito e alta rigidez. No entanto, cargas de choque podem danificá-las.
Em guias deslizantes, buchas de polímero em formato prismático correm sobre a superfície do perfil. O polímero as ajuda a se moverem silenciosamente e a suportar altas cargas de impacto. Elas toleram ambientes contaminados por sujeira, areia, poeira, óleo e produtos químicos, mas operam mais lentamente e sob cargas mais leves do que guias de esferas ou rodas, conforme indicado por sua classificação PV, o produto da pressão e da velocidade que podem tolerar.

Fusos de esferas e correias estão entre as tecnologias de acionamento disponíveis para sistemas lineares. Os acionamentos por correia são silenciosos e adequados para aplicações de alta produtividade e baixa precisão. Os acionamentos por fusos de esferas, mais caros, oferecem alta eficiência, precisão e rigidez.

Força motriz

Os acionamentos movem o carro para as posições desejadas. As tecnologias de acionamento mais comuns são acionamentos por fuso de esferas, acionamentos por fuso de avanço e acionamentos por correia.

Em um acionamento por fuso de esferas, os rolamentos de esferas percorrem as ranhuras de um eixo roscado — o fuso de esferas — e recirculam através de uma porca esférica. Como os rolamentos compartilham a carga, os acionamentos por fuso de esferas têm uma capacidade de empuxo relativamente alta.

O resultado é uma precisão absoluta, definida como o erro máximo entre a posição esperada e a real, de até 0,005 mm. Sistemas com fusos de esferas retificados e pré-carregados são os mais precisos.

Os sistemas têm capacidade de empuxo de até 40 kN e alta rigidez. Sua velocidade crítica é determinada pelo diâmetro da raiz do parafuso, comprimento sem suporte e configuração do suporte final. Com um novo suporte de parafuso, as unidades acionadas por parafuso podem percorrer até 12 m e aceitar velocidades de entrada de 3.000 rpm. Os acionamentos por fuso de esferas proporcionam eficiência mecânica de 90%, portanto, seu custo mais alto é frequentemente compensado por menores requisitos de potência.

Os suportes do sistema linear geralmente são extrusões de alumínio que podem ser usinadas para maior precisão.

Os acionamentos por fuso de avanço não conseguem igualar a precisão absoluta de posicionamento dos acionamentos por fuso de esferas, mas sua repetibilidade — a capacidade de retornar a um local durante a operação ao se aproximar da mesma direção, na mesma velocidade e taxa de desaceleração — é de 0,005 mm. São utilizados em posicionamentos de ciclo de trabalho baixo a médio e operam silenciosamente.

Os acionamentos por correia funcionam em aplicações de transporte de alto rendimento com velocidades de até 10 m/seg e aceleração de até 40 m/seg2.

Lubrificação e vedaçãos para dispositivos lineares

A maioria dos sistemas de guia e acionamento requer lubrificação. Você pode simplificar a manutenção preventiva futura garantindo fácil acesso aos acessórios de lubrificação. Por exemplo, os acessórios Zerk instalados no carro podem alimentar uma rede de lubrificação que atende tanto o fuso de esferas quanto o sistema de rolamento linear durante a instalação e em intervalos periódicos de manutenção.

A unidade de acionamento linear possui uma vedação magnética. A tira de aço inoxidável se levanta logo à frente do carro e se fecha logo atrás, graças a ímãs e ancoragens com mola nas tampas das extremidades.

As guias de prisma não requerem manutenção. O material polimérico do cursor possui lubrificação inerente, e limpadores de feltro lubrificados repõem o lubrificante a cada passada.

As vedações mantêm o lubrificante dentro e os contaminantes fora. Um tipo são as vedações de fita magnética — faixas magnéticas de aço inoxidável que se estendem de uma extremidade à outra do canal. As faixas são fixadas às tampas e acionadas por mola para manter a tensão. Elas passam por uma cavidade no carro, de modo que a fita se eleva dos ímãs logo à frente e atrás do carro à medida que atravessa o sistema.
Uma tecnologia alternativa de vedação, as faixas de cobertura plásticas, utiliza tiras de borracha flexíveis que se encaixam na extrusão da base, como um saco plástico para freezer com zíper. Perfis macho e fêmea acoplados criam uma vedação em labirinto que impede a entrada de partículas.

Outra consideração é como você montará seu motor. A carcaça e o acoplamento do motor devem corresponder ao tamanho e ao diâmetro do círculo do parafuso no flange do motor, ao diâmetro do piloto do motor e ao diâmetro e comprimento do eixo do motor.

Muitos motores têm dimensões que atendem aos padrões NEMA, mas outros são específicos do fabricante e do modelo. Em ambos os casos, suportes flexíveis para motores, usinados a partir de peças brutas comuns, facilitam a montagem em praticamente qualquer motor com alinhamento garantido.

Os intertravamentos de borracha compatíveis mantêm as faixas de cobertura de plástico seguras e vedam as partículas.

Misture e combine

Nem toda combinação de acionamentos e guias faz sentido. Em aplicações práticas, é mais provável que você veja fusos de esferas acionando guias de esferas ou de deslizamento; fusos de esferas pareados com guias de esferas ou de deslizamento; e correias acionando guias de esferas, de deslizamento ou de rodas.

Um acionamento por fuso de esferas combina-se com uma guia de esferas para proporcionar movimento repetível e um sistema rígido que suporta altas forças e momentos. Esses sistemas funcionam bem em aplicações de posicionamento de precisão com altas cargas e ciclos de trabalho elevados, como carga e descarga de peças brutas de engrenagens em máquinas-ferramentas.

Unidades acionadas por correia e guiadas por esferas são para aplicações de alta velocidade e alta aceleração com cargas úteis pesadas e cargas de momento elevadas. Essas unidades funcionam em bases que abrangem uma abertura e são apoiadas nas extremidades ou de forma intermitente. A paletização de latas é uma aplicação.
Sistemas lineares acionados por correia e guiados por deslizamento são unidades de baixo custo, silenciosas e que exigem pouca manutenção. Operam em velocidades e acelerações moderadas, mas são excelentes no gerenciamento de cargas de impacto. A adição de uma faixa de cobertura magnética torna esse tipo de sistema adequado para ambientes com alto teor de partículas e requisitos de lavagem, como tratamento de chapas metálicas por pulverização.

Como as guias de rodas exigem menos manutenção do que as guias de esferas, mas mais do que as corrediças, as rodas acionadas por correias são outra opção de custo moderado, baixo ruído e baixa manutenção. Esses sistemas alcançam altas velocidades lineares e acelerações e são frequentemente encontrados em máquinas de embalagem e envase.