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 orientação linear, como trilhos perfilados, trilhos redondos ou outras estruturas de rolamento ou deslizantes, para guiar e apoiar os elementos móveis do equipamento. Além disso, muitas vezes esses elementos móveis são acionados por algum tipo de dispositivo 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 rolamento linear, 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 transmitir movimento a um membro de máquina guiada, algumas das mais comuns se enquadram em duas categorias. O primeiro são os atuadores tipo haste. Os atuadores tipo haste podem ser movidos por fluido, como hidráulicos ou pneumáticos, ou elétricos, como parafusos de avanço ou parafusos de esfera.

O segundo são os atuadores sem haste. Estes também podem ser movidos a fluido ou elétricos por meio de um parafuso de avanço, fuso de esfera, correia ou motor linear. Ambos os estilos de atuadores encontram aplicação em sistemas guiados. No entanto, cada um tem diferenças sutis em como é melhor empregado para maximizar o desempenho e a vida útil do sistema.

Os próprios elementos guia, sejam eles trilhos perfilados, trilhos redondos ou outros sistemas rolantes ou deslizantes, devem ser adequadamente dimensionados e selecionados durante a fase de projeto e instalados seguindo as recomendações do fabricante, prestando especial atenção ao processo de alinhamento. Isso garante que o desempenho do sistema de orientação selecionado seja maximizado para a aplicação específica.

Importância dos membros de compliance

Atuadores tipo haste, caracterizados pela haste do pistão ou haste do atuador se estendendo e retraindo a cada ciclo, normalmente oferecem diversas opções de montagem. Opções de montagem, como furos perfurados e roscados no dispositivo, pés de montagem, juntas esféricas de haste, acopladores de alinhamento, manilhas ou munhões são comumente oferecidas pela maioria dos fornecedores de atuadores tipo haste. Quando empregado com um mecanismo guiado, certifique-se de que cada conjunto de subsistema, atuador e guia seja capaz de realizar movimentos suaves e desimpedidos. Os 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.

Um atuador tipo haste em tal sistema é melhor empregado com algum membro de conformidade entre o membro de acionamento (atuador) e o acionado (sistema de guia). Por exemplo, uma extremidade de haste esférica montada na haste do atuador permite que o ponto de montagem gire em torno da junta esférica. Este tipo de conexão na guia é melhor usado em conjunto com um munhão ou manilha na extremidade oposta do atuador, onde ele é fixado ao elemento da estrutura da máquina. Tal esquema de montagem permite conformidade na conexão sem adicionar tensão indevida ao acionamento (atuador) ou ao acionado (sistema de guia).

Os atuadores do tipo sem haste, caracterizados por seu curso estar contido em seu comprimento total, também podem conter um sistema de guia embutido no atuador. Os atuadores sem haste, quando usados ​​em conjunto com um sistema de guia separado, também precisarão incluir um membro compatível na conexão entre o acionamento e os membros acionados. A maioria dos fornecedores de atuadores oferece uma variedade de suportes destinados a esse tipo de instalação, como suportes flutuantes.

Atuadores sem haste que incluem um sistema de guia podem realizar a tarefa de guiar e apoiar o equipamento enquanto substituem um sistema de guia separado. Esse recurso pode ser particularmente útil e muitas vezes economiza tempo e dinheiro do construtor de máquinas no processo. Atuadores sem haste com guias integrais podem ser integrados ao maquinário em combinações para atender a uma ampla variedade de necessidades de movimento. Configurações de vários eixos, como xy ou xyz, juntamente com configurações de pórtico, são possíveis com o dimensionamento adequado. Na instalação de atuadores sem haste com guias integrais, o alinhamento é igualmente importante.

Paralelismo e perpendicularidade de elementos unidos

Um atuador sem haste com guia integral usado em uma configuração de eixo único só precisa atender às expectativas de posicionamento. O processo de alinhamento é simples, pois o atuador trabalha de forma singular, colocando sua carga na posição sem qualquer orientação externa. Exemplos deste tipo de configuração incluem ponto de trabalho a ponto de trabalho 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 unidos devem ser considerados para obter desempenho ideal e vida útil máxima.

Paralelismo de elementos unidos

Existem três variáveis ​​que podem afetar o paralelismo ao montar 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 causará um momento fletor desfavorável no eixo Mx no sistema de rolamento de uma ou ambas as unidades.

2. Os atuadores estão montados a uma distância consistente entre si, de uma extremidade à outra? O desalinhamento neste plano aplicará uma carga lateral desfavorável no eixo Fy no sistema de rolamento e, se for severo, poderá fazer com que as unidades emperrem.

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

Perpendicularidade de 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 neste plano aplicará um momento de flexão desfavorável no sistema de rolamento do atuador do eixo Y em qualquer um ou todos os eixos possíveis.

2. Num sistema de pórtico onde é necessário que dois atuadores se movam simultaneamente no eixo X ou Y, eles estão se movendo simultaneamente? O desalinhamento ou desempenho inadequado do servo aplicará um momento de flexão indesejável no eixo Mz ao sistema de rolamento.

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. Tipos de rolamentos de alto desempenho, como sistemas de trilhos perfilados, tendem a ser bastante rígidos e o alinhamento é mais crítico. Sistemas de desempenho médio que usam rolos ou rodas geralmente têm folgas que oferecem alguma tolerância no alinhamento. Os sistemas de rolamentos lisos ou deslizantes geralmente têm maior folga 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. Quaisquer que sejam as ferramentas utilizadas, crie sempre um eixo como referência para os planos XY e Z e monte os outros dispositivos em relação ao eixo de referência. Isso ajudará a obter o máximo desempenho e a maior vida útil do seu sistema de atuador.