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 rolamento ou deslizamento, 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, redução da vida útil 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 diversas maneiras de imprimir movimento a um elemento guiado de uma máquina, as mais comuns se enquadram em duas categorias. A primeira são os atuadores tipo haste. Os atuadores tipo haste podem ser acionados por fluido, como sistemas hidráulicos ou pneumáticos, ou por energia elétrica, como fusos de esferas ou fusos trapezoidais.

O segundo tipo são os atuadores sem haste. Estes também podem ser acionados por fluido hidráulico ou eletricamente, através de um fuso de esferas, fuso de esferas, correia ou motor linear. Ambos os tipos de atuadores são utilizados 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 seguindo as recomendações do fabricante, com especial atenção 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

Os atuadores de haste, caracterizados pela extensão e retração da haste do pistão ou da haste do atuador a cada ciclo, geralmente oferecem diversas opções de montagem. Opções como furos roscados no dispositivo, pés de montagem, juntas esféricas para hastes, acopladores de alinhamento, garfos ou munhões são comumente oferecidas pela maioria dos fornecedores de atuadores de haste. Quando utilizados com um mecanismo guiado, certifique-se de que cada subsistema, atuador e conjunto guia seja capaz de movimento suave e sem impedimentos. 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 carregados além de sua capacidade.

Em um sistema desse tipo, um atuador tipo haste funciona melhor com algum elemento flexível entre o elemento de acionamento (atuador) e o elemento acionado (sistema guia). Por exemplo, uma extremidade esférica montada na haste do atuador permite que o ponto de montagem gire em torno da junta esférica. Esse tipo de conexão no guia é mais adequado quando usado em conjunto com um munhão ou garfo na extremidade oposta do atuador, onde ele se conecta ao elemento da estrutura da máquina. Tal esquema de montagem permite flexibilidade na conexão sem adicionar tensão excessiva ao elemento de acionamento (atuador) ou ao elemento acionado (sistema guia).

Os atuadores sem haste, caracterizados por seu curso estar contido em seu comprimento total, também podem conter um sistema de guia integrado. Quando usados ​​com um sistema de guia separado, os atuadores sem haste também precisam 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.

Os atuadores sem haste com sistema de guia integrado podem guiar e suportar o equipamento, substituindo um sistema de guia separado. Essa característica pode ser particularmente útil e, muitas vezes, economiza tempo e dinheiro para o fabricante da máquina. Os atuadores sem haste com guias integradas podem ser combinados em diversas máquinas para atender a uma ampla gama de necessidades de movimento. Configurações multieixos, como XY ou XYZ, além de 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 integrada, usado em uma configuração de eixo único, precisa atender apenas às expectativas de posicionamento. O processo de alinhamento é simples, pois o atuador funciona de forma independente, posicionando a carga sem qualquer guia 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 em conjunto. Portanto, ao montar esses atuadores, o paralelismo e a perpendicularidade de todos os dispositivos unidos 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. Questionar e responder a essas variáveis ​​maximizará o paralelismo e o desempenho do sistema.

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

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

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

Perpendicularidade dos elementos unidos

Existem duas variáveis ​​que afetam a perpendicularidade na montagem de atuadores lineares.

1. Em um sistema XYZ, o eixo Z é montado perpendicularmente ao eixo Y? O desalinhamento nesse plano aplicará um momento fletor desfavorável no sistema de rolamentos do atuador do eixo Y em qualquer um ou em 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 aplicarão um momento de flexão indesejável no eixo Mz ao sistema de rolamentos.

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 trilho perfilado, tendem a ser bastante rígidos e o alinhamento é mais crítico. Sistemas de desempenho médio que utilizam roletes ou rodas geralmente têm folgas que oferecem alguma tolerância no alinhamento. Sistemas de mancais de deslizamento ou de deslizamento simples geralmente têm folgas maiores e podem ser ainda mais tolerantes.

Ao instalar sistemas de montagem de atuadores lineares, existem diversas ferramentas de medição disponíveis para auxiliar no alinhamento correto, desde calibradores até sistemas a laser. Independentemente das ferramentas utilizadas, sempre defina um eixo como referência para os planos XY e Z e monte os demais dispositivos em relação a esse eixo de referência. Isso ajudará a obter o máximo desempenho e a maior vida útil do seu sistema de atuadores.