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

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

O sistema também apresenta uma grande flexibilidade inerente devido às próprias correias de borracha ou plástico. Essa flexibilidade ao longo do sistema pode causar vibração ou molas, 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 acionados por parafuso possuem um elemento mecânico fixo que garante o controle total do carro em todos os momentos, com parada e posicionamento precisos.

A segurança é outra vantagem dos sistemas acionados por parafuso. Sistemas acionados por correia são menos seguros devido à possibilidade de rompimento da correia. Tal falha seria descontrolada e, em aplicações verticais, a carga poderia cair e danificar máquinas ou até mesmo pessoas. Um sistema acionado por parafuso não apresenta 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 sistemas acionados por parafuso tem sido a dificuldade em atingir cursos maiores. Sistemas acionados por parafuso podem ser comumente fornecidos em comprimentos de até 6 metros, utilizando pares de blocos de apoio para sustentar o parafuso e impedir qualquer efeito de chicoteamento em velocidades de rotação mais altas. Mesmo em velocidades mais baixas, parafusos mais longos precisam de suporte contra a flexão causada pelo próprio peso. Este sistema de suporte de bloco de apoio tradicionalmente consiste 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 apoio podem ser adicionados para sustentar 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.

Traços mais longos

O primeiro desafio para alcançar um curso mais longo é criar um sistema que ofereça mais pontos de apoio para o parafuso mais longo. Uma solução é eliminar o sistema de conexão dos blocos e, em vez disso, usar um sistema no qual os blocos possam se encaixar uns nos outros e se separar quando necessário. Uma vez que os blocos atinjam sua posição definida, eles permanecem lá para guiar e apoiar o parafuso. Nesse sistema, 10, 12 ou até 13 pontos de apoio podem ser obtidos com pares de blocos de apoio. Esse sistema de suporte para o fuso de esferas ou fuso de avanço pode permitir longas distâncias de deslocamento sem entortar ou chicotear.

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

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

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

Sistemas acionados por parafuso 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 curso de 2 a 3 metros teria uma velocidade máxima de cerca de 4.000 rpm. Normalmente, com um sistema mais longo, a velocidade de rotação teria que ser reduzida consideravelmente para evitar chicoteamento. Mas, com suportes adicionais, um sistema acionado por parafuso de até 10 metros de comprimento pode operar a 4.000 rpm.

Aplicações de longa duração

Sistemas acionados por parafuso com cursos longos são utilizados em uma ampla gama de indústrias para proporcionar posicionamento linear preciso. Um bom exemplo é um sistema de soldagem automatizado para tubos e tubulações metálicas. O posicionamento preciso de um bico de soldagem em longos percursos é essencial. Em aplicações onde materiais de alta qualidade são soldados, como o titânio, a operação é realizada a 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 longo curso para operações de soldagem ou alimentação de máquinas. Embora a velocidade possa não ser um fator crítico para o transporte de braços robóticos, comprimentos longos e posicionamento muito preciso são necessários.

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 está cheia, ela deve ser substituída rapidamente para minimizar a perda de produto. Precisão e velocidade são vitais para a eficiência do processo. Sistemas acionados por parafusos longos podem oferecer ambas nesta aplicação, além da capacidade de suportar 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 movimentadas para cima e para baixo. Os parafusos transportam o peso pesado com segurança e precisão. Nessas aplicações, sistemas especiais de guia de esferas com esferas de grande diâmetro são utilizados para absorver o momento dinâmico da carga.

Melhorias nos sistemas existentes

Em muitas aplicações de movimento linear de longo curso, o fuso de esferas é deixado completamente aberto. Há dois problemas comuns com esses sistemas: ou o sistema não consegue operar na velocidade desejada ou é difícil de manter, pois o fuso aberto atrai poeira e detritos, exigindo limpeza regular para evitar falha prematura da porca de esferas.

Em tais aplicações, o suporte adicional fornecido pela configuração de blocos de rolamentos empilhados permite que o parafuso seja operado a uma velocidade muito maior. Problemas de limpeza e confiabilidade podem ser resolvidos com um sistema coberto e selado que protege o parafuso e oferece reduções significativas na necessidade de manutenção. O parafuso encapsulado é protegido contra a entrada de poeira e detritos e, sem limpeza regular, pode manter o desempenho e a confiabilidade ideais.

Nesse sistema, o carro pode ser equipado com canais perfurados e conectado a um bico de graxa. Isso 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. Ele fica protegido mesmo nos ambientes mais sujos.