Precisão e repetibilidade, Capacidade, Comprimento do percurso, Utilização, Ambiente, Tempo, Orientação, Tarifas.

Aqui estão algumas dicas sobre como especificar e dimensionar corretamente um atuador acionado por motor linear usando o mnemônico ATUADOR — abreviação de precisão, capacidade, comprimento do curso, uso, ambiente, tempo, orientação e taxas — para lembrar todos os parâmetros principais.

Escolher o atuador certo para uma determinada aplicação pode parecer uma tarefa fácil. No entanto, selecionar um atuador confiável envolve mais do que alguns engenheiros e integradores de sistemas imaginam. Atuadores com desempenho insatisfatório geralmente resultam de erros básicos de especificação.

Para obter um movimento linear confiável e repetível, o objetivo é atender a requisitos específicos para uma configuração de atuador de alta qualidade com quatro subsistemas:

1. Um sistema estrutural capaz de fixar com precisão todos os componentes do atuador em um espaço físico e de fornecer uma maneira de manter o atuador em seu local de trabalho.

2. Um conversor de movimento rotativo para linear, constituído por um sistema de transmissão de componentes individuais.

3. Um elemento de desgaste linear para guiar o carro com precisão em linha reta, com atrito mínimo, capacidade de carga máxima e longa vida útil.

4. Um carro móvel que segura com segurança a peça de trabalho, a garra, a câmera, os componentes ópticos ou outra carga útil.

Primeiro objetivo do projeto:

Precisão e repetibilidade

A menos que um engenheiro de projeto dedique tempo para definir o que um atuador deve fornecer para o movimento, é provável que ele especifique demais ou pague a mais pelo sistema. Isso é especialmente verdadeiro se houver qualquer mal-entendido sobre a diferença entre precisão e repetibilidade. Na maioria das aplicações de atuadores, a repetibilidade é mais importante do que a precisão absoluta.

A repetibilidade pode ser unidirecional ou bidirecional, medindo assim a capacidade de um sistema obter uma posição de comando quando abordado pela mesma direção ou por qualquer uma das direções. As duas principais especificações que influenciam a precisão são o deslocamento e o posicionamento. É comum especificar a precisão em unidades de micrômetros ou milésimos de polegada.

Por exemplo, imagine um robô com uma garra posicionada sobre um atuador linear. O atuador move o robô para diversas posições, permitindo que a garra segure caixas e as coloque em paletes. Esse movimento deve ser repetível e razoavelmente preciso para posicionar o robô corretamente, embora a precisão milimétrica não seja imprescindível. Como regra geral, uma repetibilidade de posicionamento de ± 50 µm é mais do que aceitável na maioria das operações de embalagem de final de linha que envolvem atuadores. Para aplicações que exigem um posicionamento mais preciso, considere adicionar um encoder linear.

2º objetivo do projeto:

Capacidade

Considere as cargas, os momentos e as forças que o atuador precisará suportar. Isso inclui:

• carga estática

• carga dinâmica

• momento fletor

• impulso

Independentemente da configuração, a construção interna de um atuador tem um impacto direto na sua capacidade de carga. Alguns fabricantes projetam e constroem atuadores para suportar cargas pesadas em altas velocidades, enquanto outros são construídos para suportar cargas leves em altas velocidades. Conhecer os detalhes da aplicação é fundamental para escolher o projeto correto. Dica: Ao comparar atuadores, preste atenção às unidades de especificação mencionadas acima (unidades SI, americanas ou imperiais) para fazer uma comparação justa.

Os atuadores para uso industrial possuem alta rigidez e suportam a capacidade máxima de carga em cinco dos seis graus de liberdade, permitindo movimento com baixo atrito no sexto eixo.

3º objetivo do projeto:

Comprimento da viagem

O curso de um atuador, medido em milímetros ou polegadas, é a distância que ele deve percorrer. No entanto, o movimento total deve incluir um curso de segurança, também conhecido como distância entre os batentes. É importante distinguir cuidadosamente a diferença entre curso e comprimento total. Dica: Nesta etapa, defina também o volume ou a área total ocupada pelo sistema.

4º objetivo do projeto:

Uso

O fator de utilização (também conhecido como ciclo de trabalho) é geralmente expresso em ciclos por minuto. A vida útil é o número de horas, anos, ciclos ou distância linear que o atuador deve atingir. Em outras palavras, essa especificação descreve a frequência de funcionamento do atuador e sua vida útil necessária. Considere os detalhes da aplicação (incluindo o perfil de movimento, o tempo de ciclo e o tempo de permanência), além dos requisitos de vida útil. Consulte também o fornecedor sobre os cronogramas de manutenção; alguns atuadores requerem apenas lubrificação após 20.000 km, enquanto outros necessitam de cuidados mais frequentes.

5º objetivo do projeto:

Ambiente

As condições de trabalho que envolvem o atuador formam coletivamente o ambiente circundante:

• faixa de temperatura de operação

• faixa de umidade relativa

• tipo e quantidade de partículas contaminantes

• presença de fluidos ou produtos químicos corrosivos

• Requisitos de limpeza ou lavagem periódica

Leve esses fatores em consideração e observe que ambientes exigentes ou extremos podem requerer vedações e foles especiais para proteger as partes móveis do atuador contra umidade, poeira e outros contaminantes. Caso isso seja uma preocupação, pergunte ao fornecedor se esses itens estão disponíveis.

6º objetivo do projeto:

Tempo

Engenheiros de projeto, integradores de sistemas, fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e usuários finais frequentemente ignoram os cronogramas do projeto ao especificar um atuador, especialmente no início. Embora outras especificações de desempenho mereçam atenção especial, é fundamental considerar as restrições de tempo e orçamento. Não se esqueça dos prazos gerais do projeto, solicitações de cotação, protótipos e cronogramas de produção, pois ignorá-los pode resultar em desperdício de tempo e esforço posteriormente. Não há nada pior do que encontrar o atuador perfeito e depois perceber que ele não se encaixa nas restrições de tempo e orçamento do projeto.

7º objetivo do projeto:

Orientação

A escolha do atuador correto também depende de como ele será montado no espaço geométrico disponível. Isso determina a orientação da carga e da força. O carro ficará com a face voltada para cima ou para baixo em uma orientação horizontal? Orientações verticais e posicionamentos inclinados também são possíveis, dependendo da área ocupada pelo sistema e da geometria da aplicação. Cada orientação influencia os cálculos de força que, em última análise, expressam a capacidade do atuador de suportar uma determinada carga. Observe que sistemas multieixos precisam de suportes e placas transversais especiais para conectar os atuadores rigidamente e reduzir o desalinhamento e a vibração.

8º objetivo de projeto:

Tarifas

Para escolher o atuador mais adequado para uma aplicação, determine o perfil de movimento desejado. Isso inclui a velocidade de deslocamento, bem como as taxas de aceleração e desaceleração necessárias. Enquanto alguns atuadores industriais suportam cargas elevadas a velocidades de deslocamento de até 5 m/s, outros têm capacidades de velocidade e carga limitadas. Portanto, é fundamental selecionar o atuador correto para a tarefa em questão.