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

As guias esféricas de baixa fricção e alta rigidez são suportadas em um trilho (parte superior) ou dois (parte inferior). As vantagens deste desempenho são custos mais elevados e mais ruído.

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

Quer você decida projetar e construir seu sistema do zero usando peças padrão ou comprar um que foi projetado para você, fazer as escolhas certas desde o início deve ajudar a manter as coisas em movimento no 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 é normalmente uma extrusão de alumínio.

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

Uma base robusta permite que o sistema fique apoiado apenas nos suportes finais. Extrusões mais leves podem necessitar de suportes intermitentes ao longo de seu comprimento.
As guias são fixadas na base para facilitar o movimento. Os principais tipos são guias esféricas, guias de rodas e guias deslizantes ou prismáticas.
As guias esféricas suportam as cargas úteis mais pesadas e têm 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.

As guias das rodas operam a até 10 m/s com baixo atrito e alta rigidez. No entanto, as cargas de choque podem danificá-los.
Nas guias deslizantes, buchas de polímero em forma de prisma correm na superfície do perfil. O polímero os ajuda a se mover silenciosamente e a suportar altas cargas de choque. Eles toleram ambientes contaminados por sujeira, areia, poeira, óleo e produtos químicos, mas operam mais lentamente e sob cargas mais leves do que as 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 bons para aplicações de alto rendimento e baixa precisão. Os fusos de esferas mais caros oferecem alta eficiência, precisão e rigidez.

Força motriz

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

Em um fuso de esferas, os rolamentos de esferas viajam ao longo das ranhuras em um eixo roscado – o fuso de esferas – e recirculam através de uma porca esférica. Como os rolamentos compartilham a carga, os fusos de esferas têm capacidade de empuxo relativamente alta.

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

Os sistemas possuem 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 aparafusadas podem percorrer até 12 m e aceitar velocidades de entrada de 3.000 rpm. Os acionamentos de fuso de esferas fornecem eficiência mecânica de 90%, de modo que seu custo mais elevado é muitas vezes compensado por requisitos de energia mais baixos.

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

Os fusos de avanço não conseguem igualar a precisão de posicionamento absoluta dos fusos 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. Eles são usados ​​em posicionamento 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/s e aceleração de até 40 m/s2.

Lubrificação e vedaçãos para dispositivos lineares

A maioria dos sistemas de guia e sistemas de acionamento requerem lubrificação. Você pode simplificar futuras manutenções preventivas garantindo fácil acesso aos acessórios de lubrificação. Por exemplo, as conexões Zerk instaladas no carro podem alimentar uma rede de lubrificação que serve tanto o fuso de esferas quanto o sistema de rolamento linear durante a instalação e em intervalos de manutenção periódica.

A unidade de acionamento linear possui um selo magnético. A tira de aço inoxidável se eleva logo à frente do carro e fecha logo atrás dele, graças a ímãs e âncoras com mola nas tampas das extremidades.

As guias de prisma não necessitam de manutenção. O material polimérico da corrediça tem lubrificação inerente e os limpadores de feltro lubrificados reabastecem o lubrificante a cada passagem.

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 nas tampas e acionadas por mola para manter a tensão. Eles passam por uma cavidade no carro, de modo que a tira é levantada dos ímãs logo à frente e atrás do carro, à medida que atravessa o sistema.
Uma tecnologia de vedação alternativa, faixas de cobertura de plástico, usa tiras de borracha compatíveis que se interligam com a extrusão da base, como um saco para freezer com zíper. Os perfis macho e fêmea correspondentes criam uma vedação em labirinto que impede a entrada de partículas.

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

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

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

Misture e combine

Nem toda combinação de drives e guias faz sentido. Em aplicações práticas, é mais provável que você veja parafusos de avanço acionando esferas ou guias deslizantes; parafusos de esferas emparelhados com guias esféricas ou deslizantes; e correias que acionam guias de esferas, slides ou rodas.

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

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

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