Este artigo explicará o básico da criação de um sistema linear, incluindo o sistema de suporte estrutural, tecnologia de orientação, tecnologia e vedação, lubrificação e acessórios. Primeiro, ele discutirá os prós e contras das diferentes tecnologias, como acionamentos de parafuso de chumbo, acionamentos de parafuso de bola, unidades de correia, guias de bola, guias de slides e guias de rodas. O artigo analisará as vantagens e desvantagens de projetar e construir seu próprio sistema linear versus configurar um sistema a partir de blocos de construção padrão. Por fim, o artigo descreverá um processo passo a passo baseado na Web para dimensionar e selecionar um sistema linear baseado em componentes padrão econômicos.

Os blocos de construção de um sistema linear são o sistema de suporte estrutural, sistema de acionamento, sistema de guia, vedação, lubrificação e acessórios. O principal componente do sistema de suporte estrutural é tipicamente uma extrusão de alumínio disponível em comprimentos de até 12 metros. A superfície de montagem da base pode ser usinada para aplicações que requerem posicionamento preciso. As extrusões básicas para aplicações do tipo de transporte de menor precisão geralmente não são usinadas. As bases usadas nas aplicações de transporte são otimizadas para resistência à flexão sob carga e distorção durante o processo de extrusão, permitindo que o sistema seja suportado apenas nas extremidades.

Os principais tipos de guias são guias de bola, guias de rodas e guias de deslizamento ou prisma. Os guias de bola suportam cargas úteis altas de até 38.000 Newtons (N) e um momento alto carrega até 27,60 metros de Newton (NM). Outras vantagens dos guias de bola incluem baixo atrito e alta rigidez. Os guias de bola estão disponíveis em configurações de trilho único ou duplo. As fraquezas dos guias de bola incluem custos relativamente altos e altos níveis de ruído. Uma vantagem importante dos guias de roda é a capacidade de operar em velocidades excepcionalmente altas, até 10 metros por segundo (M/s). Os guias de roda também oferecem baixo atrito e rigidez muito alta. Por outro lado, os guias de roda têm resistência relativamente baixa ao carregamento de choques. Os guias de slides usam buchas de polímero em forma de prisma que funcionam diretamente na superfície do perfil para oferecer operação muito silenciosa e suportar cargas altas de choque. Uma vantagem importante dos guias de slide é a capacidade de operar em ambientes contaminados. Os guias de deslizamento têm menor velocidade e capacidade de carga do que as guias de bola ou roda.

As tecnologias de acionamento mais populares são unidades de parafuso de bola, unidades de parafuso de chumbo e unidades de correia. A unidade de parafuso da bola consiste em um parafuso de esfera e porca de esfera com rolamentos de esfera de recirculação. Os parafusos de bola de terra e pré -carregados fornecem precisão de posicionamento excepcionalmente alta. A carga no parafuso da bola é distribuída sobre um grande número de rolamentos de esferas, para que cada bola seja submetida a uma carga relativamente baixa. O resultado é alta precisão absoluta para 0,005 mm, alta capacidade de impulso até 40 kN e alta rigidez. A precisão absoluta é definida como o erro máximo entre a posição esperada e real. As unidades de parafuso de bola geralmente fornecem eficiência mecânica de 90%, de modo que seu custo mais alto é frequentemente compensado pelos requisitos de energia reduzidos. A velocidade crítica de um parafuso de bola é determinada pelo diâmetro da raiz do parafuso, comprimento não suportado e configuração de suporte final. Os suportes dos parafusos da bola permitem o uso de unidades acionadas por parafuso até 12 metros de curso e velocidade de entrada de 3.000 rpm. As unidades de parafuso de chumbo não podem corresponder à precisão absoluta do posicionamento das unidades de parafuso de bola, mas fornecem uma excelente repetibilidade de 0,005 mm. A repetibilidade é definida como a capacidade de um sistema de posicionamento de retornar a um local durante a operação ao se aproximar da mesma direção na mesma velocidade e taxa de desaceleração. As unidades de parafuso de chumbo são usadas em aplicações de posicionamento do ciclo de baixa a média e operam em níveis baixos de ruído. As unidades de correia são usadas em aplicações de transporte de alta velocidade e alta velocidade com velocidades de até 10 m/se e aceleração de até 40 m/s2. Tanto o sistema de guia quanto o sistema de acionamento normalmente requerem lubrificação. O fácil acesso aos acessórios de lubrificação simplifica a manutenção preventiva. Uma abordagem eficaz é o uso de acessórios Zerk no carro que alimenta uma rede através da qual o parafuso da bola e o sistema de rolamentos lineares são lubrificados durante a instalação e em intervalos de manutenção periódicos. O sistema Prism Guide é livre de manutenção. Além da lubrificação inerente do polímero, existem limpadores de feltro lubrificados que reabastecem o lubrificante em cada derrame. A tecnologia de vedação é importante em muitas aplicações. Uma vedação de tira magnética consiste em uma banda magnética de aço inoxidável carregada na mola para manter a tensão. As duas extremidades são fixadas nas placas finais do sistema e a faixa de cobertura ou a tira de vedação é roteada através de uma cavidade no carro. À medida que as carruagens atravessam o comprimento do sistema, a tira é levantada dos ímãs para permitir que o carro passe.

Uma tecnologia de vedação alternativa, as bandas de tampa plásticas usam uma tira de borracha compatível que interna com a extrusão de base, agindo como uma bolsa Ziploc. Os perfis de 'língua e ranhura' de acasalamento criam um selo de labirinto que é extremamente eficaz na prevenção da entrada de partículas. Montagens de motor flexíveis simplificam a integração de sistemas lineares em conjuntos automatizados. Os usuários podem simplesmente solicitar uma montagem padrão do motor NEMA ou fornecer informações de montagem específicas ao seu motor ou fornecer o nome e o número da peça do fabricante do motor. O alojamento e o acoplamento são usinados a partir de espaços em branco comuns para acasalar com as principais características do motor do cliente: tamanho do parafuso e diâmetro do círculo do parafuso no flange do motor; diâmetro piloto motor; e diâmetro e comprimento do eixo do motor. Isso permite que os slides sejam montados facilmente, horizontalmente, verticalmente, inclinados ou invertidos, para praticamente qualquer motor, com alinhamento garantido.

Nem todo tipo de unidade e combinação do tipo de guia fazem sentido. Os sete grupos de tecnologia usados ​​em aplicações práticas incluem unidade de parafuso de chumbo e guia de bola, guia de parafuso de chumbo e guia deslizante, tração de parafuso de esfera e guia de bola, tração de parafuso de esfera e guia de deslizamento, unidade de correia e guia de bola, unidade de correia e guia de lâmina e guia de correia e guia de roda. Os diagramas de aranha representam as forças relativas e a fraqueza de cada uma dessas tecnologias. A unidade de parafuso de esfera e a tecnologia de guia de bola oferece alta repetibilidade, alta rigidez e capacidade de lidar com forças e momentos altos. É usado em aplicações de posicionamento de precisão com cargas altas e ciclos de alto serviço, como o sistema linear usado para carregar e descarregar espaços em branco de engrenagem em uma máquina -ferramenta. As unidades guiadas por bola acionadas por correia são projetadas para aplicações de alta velocidade e aceleração com cargas úteis pesadas e cargas altas de momento. Esse grupo de tecnologia é adequado para aplicações que abrangem uma lacuna e são suportadas nas extremidades ou intermitentemente. Uma aplicação típica envolve pode paletização. Os sistemas lineares guiados por lesão acionados por cinto fornecem velocidade moderada e capacidade de aceleração. Os guias de slides podem gerenciar cargas de impacto, mas são um pouco limitadas em suas velocidades lineares. Essa combinação fornece uma solução econômica e de baixo ruído que requer baixa manutenção. A adição de uma banda de cobertura magnética torna essa solução ideal para ambientes com um alto conteúdo de partículas e requisitos de lavagem, como uma aplicação de tratamento com pulverização de chapa metálica. As unidades guiadas por rodas acionadas por correia fornecem capacidades de alta velocidade e aceleração lineares, juntamente com custo moderado, baixo ruído e requisitos de manutenção relativamente baixos. Um aplicativo típico é a máquina de embalagem e enchimento.

Fazer ou comprar? Ao considerar se deve fazer ou comprar um sistema linear, é importante observar o horário e a experiência de engenharia necessários para projetar um sistema linear. Projetar um sistema inclui cálculos de engenharia, como vida útil linear e radial, vida útil do parafuso da bola, velocidade crítica do parafuso da bola, deflexão do perfil de suporte, seleção de lubrificação, design de capa etc. A abordagem do superdimensionamento do sistema linear para reduzir o tempo de design tem que a desvantagem de que o custo e o envelope e a aumentos básicos e a engenharia básica ainda é necessária para garantir que nada de que não tenha sido necessário. Ao comprar sistemas lineares, haverá momentos em que os produtos de catálogo padrão não atendem aos requisitos do aplicativo. Nesse caso, modificações significativas em produtos padrão ou projetos de folhas brancas são alternativas viáveis. Um parceiro com uma ampla gama de produtos e recursos de engenharia pode trabalhar com você para resolver seu problema, economizando tempo e dinheiro e acelerando o ciclo de desenvolvimento.