Para a maioria das aplicações de movimento linear, os sistemas convencionais acionados por correia ou parafuso funcionam bem. No entanto, podem surgir problemas quando são necessárias distâncias lineares mais longas.

Os sistemas acionados por correia são uma escolha óbvia quando são necessários movimentos lineares longos. Esses sistemas relativamente simples usam acionamentos de polias para criar tensão ao longo da correia e podem ser levados rapidamente a altas velocidades. No entanto, como estes sistemas atingem cursos mais longos, podem surgir problemas com correias flácidas. A tensão não pode ser mantida ao longo do comprimento do sistema.

Há também inerentemente muita flexibilidade no sistema devido às próprias correias de borracha ou plástico. Esta flexibilidade em todo o comprimento do sistema pode causar vibração ou elasticidade, o que cria um efeito de chicote no carro. Se um processo específico não conseguir lidar com isso, um sistema acionado por parafuso pode ser uma opção melhor. Os sistemas aparafusados ​​possuem um elemento mecânico fixo que garante o controle completo do carro em todos os momentos com parada e posicionamento exatos.

A segurança é outra vantagem dos sistemas acionados por parafuso. Os sistemas acionados por correia são menos seguros devido à possibilidade de quebra da correia. Tal falha seria incontrolável e, em aplicações verticais, a carga poderia cair e danificar máquinas ou mesmo pessoas. Um sistema acionado por parafuso não tem esse problema. Mesmo em caso de falha, um sistema acionado por parafuso impediria a queda da carga e garantiria a segurança.

Historicamente, o problema com os sistemas acionados por parafuso tem sido a dificuldade em atingir comprimentos de curso maiores. Os sistemas acionados por parafuso podem normalmente ser fornecidos em comprimentos de até 6 metros, usando pares de blocos de rolamento para apoiar o parafuso e interromper qualquer efeito de chicote em velocidades de rotação mais altas. Mesmo em velocidades mais baixas, parafusos mais longos precisam de suporte contra flexões causadas pelo seu próprio peso. Este sistema de suporte de bloco de rolamento consiste tradicionalmente em pares de blocos conectados por uma haste ou fio. Os pares se movem juntos ao longo do sistema de movimento linear.

Quando um sistema requer um curso mais longo, mais pares de blocos de rolamento podem ser adicionados para apoiar o parafuso em divisões regulares ao longo de seu comprimento. Ter até três ou até quatro pares trabalhando juntos pode ser prático, mas conectar as hastes ou fios entre os blocos torna-se difícil além desse número.

Cursos mais longos

O primeiro desafio para alcançar um curso mais longo é criar um sistema que possa oferecer mais pontos de apoio para o parafuso mais longo. Uma solução é acabar com o sistema conectado para os blocos e, em vez disso, usar um sistema no qual os blocos possam colapsar uns nos outros e se separar quando necessário. Assim que os blocos atingem a posição definida, eles permanecem lá para guiar e apoiar o parafuso. Num tal sistema, 10, 12 ou mesmo 13 pontos de apoio podem ser realizados com pares de blocos de rolamento. Este sistema de suporte para o fuso de esfera ou fuso de avanço pode permitir longas distâncias de deslocamento sem dobrar ou chicotear.

Para ultrapassar os 6 metros de comprimento, o próximo desafio é criar um parafuso mais longo. No entanto, devido a restrições na matéria-prima disponível, os parafusos normalmente só são produzidos com até 6 metros de comprimento. Então, como pode ser alcançado um comprimento de curso superior a 10 metros? A resposta está em unir dois parafusos e empregar algumas técnicas de fabricação precisas.

Os parafusos de avanço e os fusos de esfera são fabricados em uma linha de laminação e cada peça pode ser produzida com um desvio de avanço ligeiramente diferente. Para unir duas partes, portanto, as diferenças no desvio do avanço precisam ser superadas. Para que dois parafusos sejam unidos com sucesso, devem ser utilizados parafusos esféricos da mais alta precisão e com o menor desvio possível. Os parafusos esféricos devem ser usinados com precisão, garantindo que o calor não entre na peça e altere o diâmetro ou a geometria do avanço. Mesmo um desvio tão pequeno quanto 0,01 ou 0,001 milímetros pode criar problemas para o sistema final.

Após a usinagem, os parafusos são unidos por meio de macho e furo com desvio mínimo entre os dois passos. Eles são finalmente fixados com adesivo de alta resistência. (Soldar os parafusos alteraria novamente a geometria e criaria problemas.)

Sistemas aparafusados ​​com sistemas de blocos de suporte dobráveis ​​e parafusos fabricados com precisão podem ser fabricados em comprimentos de 10,8 metros ou mais. Um sistema com comprimento de curso de 2 a 3 metros teria uma velocidade máxima em torno de 4.000 rpm. Normalmente, com um sistema mais longo, a velocidade de rotação teria que ser reduzida consideravelmente para evitar chicotadas. Mas, com suportes adicionais, um sistema aparafusado de até 10 metros de comprimento pode funcionar a 4.000 rpm.

Aplicações de longa duração

Sistemas acionados por parafuso com cursos longos são usados ​​em uma ampla variedade de indústrias para fornecer posicionamento linear preciso. Um bom exemplo é um sistema de soldagem automatizado para tubos metálicos. É necessário o posicionamento preciso de um bico de soldagem em longos percursos. Em aplicações onde são soldados materiais de alta qualidade, como o titânio, a operação é realizada em vácuo para evitar a oxidação do metal.

Muitas aplicações na indústria automotiva exigem longos percursos. Por exemplo, robôs de seis eixos são frequentemente montados em atuadores lineares de curso longo para operações de soldagem ou de manutenção de máquinas. Embora a velocidade possa não ser um fator crítico para o transporte de braços robóticos, são necessários comprimentos longos e posicionamento muito preciso.

A fabricação de cabos ópticos é uma operação contínua e de alta velocidade que não pode ser interrompida sem comprometer a qualidade das fibras produzidas. Os cabos são enrolados em grandes bobinas. Quando uma bobina estiver cheia, ela deverá ser substituída rapidamente para minimizar a perda de produto. Precisão e velocidade são vitais para a eficiência do processo. Os sistemas longos acionados por parafuso podem oferecer ambos nesta aplicação, juntamente com a capacidade de lidar com a carga pesada das bobinas.

Qualquer aplicação que exija a movimentação de equipamentos pesados ​​no plano vertical se beneficia da rigidez e da funcionalidade à prova de falhas de um parafuso linear. Na indústria aeronáutica, por exemplo, câmeras de alta precisão são movidas para cima e para baixo. Os parafusos suportam o peso pesado com segurança e precisão. Nessas aplicações, são utilizados sistemas especiais de guia de esferas com esferas de grande diâmetro para absorver o momento de carga dinâmica.

Melhorias em sistemas existentes

Em muitas aplicações de movimento linear de longo comprimento, o parafuso esférico fica completamente aberto. Há dois problemas comuns com esses sistemas: ou o sistema não consegue operar na velocidade desejada ou a manutenção do sistema é difícil, pois o parafuso aberto atrai poeira e detritos, exigindo limpeza regular para evitar falha prematura da porca esférica.

Nessas aplicações, o suporte adicional fornecido pela configuração do bloco de rolamento empilhado significa que o parafuso pode ser operado a uma velocidade muito mais alta. Problemas de limpeza e confiabilidade podem ser resolvidos usando um sistema coberto e selado que protege o parafuso e oferece reduções significativas nos requisitos de manutenção. O parafuso incluído é protegido contra entrada de poeira e detritos e, sem limpeza regular, pode manter desempenho e confiabilidade ideais.

Nesse sistema, o carro pode ser equipado com canais perfurados e conectado com um bico de lubrificação. Isto permite a lubrificação a partir de um único ponto sem a necessidade de abrir a carcaça. Como a unidade nunca precisa ser aberta, quantidades limitadas de poeira ou água podem penetrar no sistema. Está protegido mesmo nos ambientes mais sujos.