Incluindo robôs cartesianos, sistemas de pórtico e mesas XY.

Guias e sistemas lineares são normalmente submetidos a forças lineares devido a cargas descendentes, ascendentes e laterais, e a forças rotacionais devido a cargas em balanço. As forças rotacionais — também chamadas de forças de momento — são normalmente definidas como rolamento, arfagem e guinada, com base no eixo em torno do qual o sistema tenta girar.

Para definir os movimentos de rotação, inclinação e guinada em sistemas lineares, primeiro precisamos estabelecer os três eixos principais: X, Y e Z.

Os dois eixos do plano horizontal são tipicamente definidos como X e Y, sendo o eixo X na direção do movimento. O eixo Y é ortogonal (perpendicular) à direção do movimento e também está no plano horizontal. O eixo Z é ortogonal aos eixos X e Y, mas está localizado no plano vertical. (Para encontrar a direção positiva do eixo Z, use a regra da mão direita: aponte o dedo indicador na direção do X positivo, depois curve-o na direção do Y positivo, e o polegar indicará o Z positivo.)

Os movimentos de rolamento, inclinação e guinada são forças rotacionais, ou momentos, em torno dos eixos X, Y e Z. Assim como as forças puramente lineares, esses momentos devem ser considerados ao calcular a vida útil de um rolamento ou ao determinar a capacidade de um sistema linear suportar cargas estáticas.

Rotação: O momento de rotação é uma força que tenta fazer com que um sistema gire em torno de seu eixo X, de um lado para o outro. Um bom exemplo de rotação é a inclinação lateral de um avião.

Inclinação: O momento de inclinação tenta fazer com que um sistema gire em torno de seu eixo Y, da frente para trás. Para visualizar a inclinação, pense no nariz de um avião apontando para baixo ou para cima.

Guinada: A guinada ocorre quando uma força tenta fazer com que um sistema gire em torno de seu eixo Z. Para visualizar a guinada, imagine um modelo de avião suspenso por um fio. Se o vento soprar na direção certa, as asas e o nariz do avião permanecerão nivelados (sem inclinação lateral ou aérea), mas ele girará em torno do fio do qual está suspenso. Isso é guinada.

Os momentos de inclinação e de guinada aplicam cargas excessivas nas esferas localizadas nas extremidades de um rolamento linear, uma condição às vezes chamada de carregamento de borda.

Como neutralizar os momentos de rolamento, inclinação e guinada

Guias e sistemas lineares têm maior capacidade para forças lineares puras do que para forças de momento, portanto, converter forças de momento em forças lineares pode aumentar significativamente a vida útil dos rolamentos e reduzir a deflexão. Para momentos de rolamento, a maneira de conseguir isso é usar duas guias lineares em paralelo, com um ou dois rolamentos por guia. Isso converte as forças de momento de rolamento em cargas puramente descendentes e de deflexão em cada rolamento.

Da mesma forma, o uso de dois rolamentos em uma única guia pode eliminar as forças de momento de arfagem, convertendo-as em cargas puramente descendentes e de descolamento em cada rolamento. O uso de dois rolamentos em uma única guia também neutraliza as forças de momento de guinada, mas, nesse caso, as forças resultantes são forças laterais em cada rolamento.