Seguir algumas diretrizes simples para projetar sistemas de movimento linear pode melhorar o desempenho do sistema e a vida útil do atuador.

Muitas máquinas automatizadas dependem de componentes de guia linear, como trilhos perfilados, trilhos redondos ou outras estruturas de rolamentos ou mancais deslizantes, para guiar e suportar os elementos móveis do equipamento. Além disso, muitas vezes esses elementos móveis são acionados por algum tipo de atuador linear.

Um dos problemas mais comuns em sistemas lineares de qualquer tipo é o desalinhamento. O desalinhamento pode levar a uma série de problemas, como resultados inconsistentes de movimento linear, vida útil reduzida do sistema de rolamentos lineares, desgaste prematuro ou falha do sistema atuador e movimento errático, como variação de velocidade ou oscilação.

No entanto, existem algumas maneiras comuns de melhorar o desempenho geral do sistema otimizando o alinhamento da guia linear e do atuador.

Atuadores e guias
Embora existam várias maneiras de transmitir movimento a um elemento de máquina guiado, algumas das mais comuns se enquadram em duas categorias. A primeira são os atuadores tipo haste. Os atuadores tipo haste podem ser acionados por fluido, como hidráulicos ou pneumáticos, ou elétricos, como fusos de avanço ou fusos de esferas.

O segundo são os atuadores sem haste. Estes também podem ser alimentados por fluido ou eletricamente, por meio de um fuso de avanço, fuso de esferas, correia ou motor linear. Ambos os estilos de atuadores são aplicados em sistemas guiados. No entanto, cada um apresenta diferenças sutis na forma como é melhor empregado para maximizar o desempenho e a vida útil do sistema.

Os próprios elementos de guia, sejam trilhos perfilados, trilhos redondos ou outros sistemas de rolamento ou deslizamento, devem ser dimensionados e selecionados corretamente durante a fase de projeto e instalados de acordo com as recomendações do fabricante, com atenção especial ao processo de alinhamento. Isso garante que o desempenho do sistema de guia selecionado seja maximizado para a aplicação específica.

Importância dos membros de conformidade
Atuadores tipo haste, caracterizados pela extensão e retração da haste do pistão ou da haste do atuador a cada ciclo, normalmente oferecem diversas opções de montagem. Opções de montagem como furos perfurados e roscados no dispositivo, pés de montagem, juntas esféricas da haste, acopladores de alinhamento, manilhas ou munhões são comumente oferecidas pela maioria dos fornecedores de atuadores tipo haste. Quando empregados com um mecanismo guiado, certifique-se de que cada subsistema, atuador e conjunto de guia seja capaz de movimento suave e desimpedido. Sistemas que tentam acoplar rigidamente o elemento de acionamento ao elemento acionado podem apresentar desempenho inconsistente, pois esses dois elementos tentam se mover em planos separados com um ou ambos os subsistemas sobrecarregados além de sua capacidade.

Um atuador tipo haste em tal sistema é mais bem empregado com algum elemento de complacência entre o elemento de acionamento (atuador) e o elemento acionado (sistema de guia). Por exemplo, uma extremidade esférica da haste montada na haste do atuador permite que o ponto de montagem gire em torno da junta esférica. Esse tipo de conexão na guia é mais bem utilizado em conjunto com um munhão ou manilha na extremidade oposta do atuador, onde ele se fixa ao elemento da estrutura da máquina. Esse esquema de montagem permite a complacência na conexão sem adicionar tensão indevida ao elemento de acionamento (atuador) ou ao elemento acionado (sistema de guia).

Atuadores sem haste, caracterizados por seu curso estar contido em seu comprimento total, também podem conter um sistema de guia incorporado. Atuadores sem haste, quando usados ​​em conjunto com um sistema de guia separado, também precisarão incluir um elemento flexível na conexão entre os elementos de acionamento e acionado. A maioria dos fornecedores de atuadores oferece uma variedade de suportes projetados para esse tipo de instalação, como suportes flutuantes.

Atuadores sem haste que incluem um sistema de guia podem realizar a tarefa de guiar e suportar o equipamento, substituindo um sistema de guia separado. Esse recurso pode ser particularmente útil e, muitas vezes, economiza tempo e dinheiro para o fabricante da máquina. Atuadores sem haste com guias integradas podem ser integrados à máquina em combinações para atender a uma ampla variedade de necessidades de movimento. Configurações multieixo, como xy ou xyz, juntamente com configurações de pórtico, são possíveis com o dimensionamento adequado. Na instalação de atuadores sem haste com guias integradas, o alinhamento é igualmente importante.

Paralelismo e perpendicularidade de elementos unidos
Um atuador sem haste com guia integral, utilizado em uma configuração de eixo único, precisa apenas atender às expectativas de posicionamento. O processo de alinhamento é simples, pois o atuador trabalha individualmente, posicionando sua carga sem qualquer orientação externa. Exemplos desse tipo de configuração incluem alinhamento ponto a ponto ou alinhamento com fixação no equipamento.

O alinhamento de atuadores sem haste em configurações multieixos torna-se mais desafiador, pois vários atuadores precisam trabalhar juntos. Portanto, ao montar esses atuadores, o paralelismo e a perpendicularidade de todos os dispositivos conectados devem ser considerados para um desempenho ideal e máxima vida útil.

Paralelismo de elementos unidos
Existem três variáveis ​​que podem afetar o paralelismo na montagem de atuadores lineares. Fazer e responder a essas perguntas maximizará o paralelismo e o desempenho do sistema.

1. Os atuadores estão montados com os carros na mesma altura? O desalinhamento neste plano criará um momento de flexão desfavorável no eixo Mx no sistema de rolamentos de uma ou ambas as unidades.

2. Os atuadores estão montados a uma distância constante entre si, de uma extremidade à outra? O desalinhamento neste plano aplicará uma carga lateral desfavorável no eixo Fy sobre o sistema de rolamentos e, se for grave, poderá causar o travamento das unidades.

3. Os atuadores estão montados nivelados entre si? ​​O desalinhamento angular aplicará um momento de flexão desfavorável no eixo My no sistema de rolamentos de ambas as unidades.

Perpendicularidade dos elementos unidos
Há duas variáveis ​​que afetam a perpendicularidade ao montar atuadores lineares.

1. Em um sistema XYZ, o eixo Z é montado perpendicularmente ao eixo Y? O desalinhamento neste plano aplicará um momento de flexão desfavorável ao sistema de rolamentos do atuador do eixo Y em qualquer um ou todos os eixos possíveis.

2. Em um sistema de pórtico onde dois atuadores precisam se mover simultaneamente no eixo X ou Y, eles estão se movendo simultaneamente? Desalinhamento ou desempenho inadequado do servo aplicará um momento de flexão indesejado no eixo Mz ao sistema de mancais.

As tolerâncias reais relacionadas às recomendações de alinhamento e montagem dependem do fabricante específico do atuador, bem como do tipo de rolamento. No entanto, uma regra geral é considerar o tipo de sistema de rolamento. Rolamentos de alto desempenho, como os sistemas de trilhos perfilados, tendem a ser bastante rígidos e o alinhamento é mais crítico. Sistemas de desempenho médio que utilizam rolos ou rodas geralmente apresentam folgas que oferecem alguma tolerância no alinhamento. Sistemas de mancais lisos ou deslizantes geralmente apresentam folga maior e podem ser ainda mais tolerantes.

Ao instalar sistemas de montagem de atuadores lineares, há diversas ferramentas de medição disponíveis para ajudar a garantir o alinhamento adequado, desde medidores até sistemas a laser. Independentemente das ferramentas utilizadas, sempre crie um eixo como referência para os planos XY e Z e monte os demais dispositivos em relação ao eixo de referência. Isso ajudará a obter o máximo desempenho e a maior vida útil do seu sistema de atuadores.