A melhor abordagem para especificar e dimensionar trilhos lineares é definir primeiro os parâmetros mais críticos da aplicação; restringir as escolhas com base nesses requisitos; e então aplicar variáveis ​​críticas para fazer a seleção final do trilho linear.

Primeiro o básico:Trilhos-guia lineares, guias e corrediças são sistemas mecânicos compostos por trilhos e rolamentos que suportam e movem cargas físicas ao longo de um caminho linear com baixo coeficiente de atrito. Eles geralmente são classificados como elementos rolantes ou tipos de buchas planas. Como muitos formatos e tamanhos estão disponíveis em diversos fabricantes, projetados para satisfazer necessidades específicas de engenharia, sua aplicação exclusiva determina a lista de parâmetros críticos que você deve considerar, bem como sua ordem de importância.

Os tipos mais comuns de guias e rolamentos incluem trilhos perfilados (quadrados) com blocos de rolamentos de esferas recirculantes, guias para rolamentos de rolos e trilhos redondos com buchas de esferas recirculantes ou buchas planas. Os trilhos perfilados atendem a aplicações que exigem rigidez e precisão excepcionais, como em cabeçotes de máquinas-ferramentas e movimentos de placas de circuito de precisão. Os sistemas de rolamentos de rolos destinam-se a uma ampla gama de aplicações, como elevação e transferência de peças ou aplicações de coleta e colocação.

Para selecionar qual dos trilhos funciona melhor para uma aplicação, primeiro analise as necessidades específicas do sistema. Em seguida, entenda os requisitos do cliente ou as diretrizes do programa, que incluem o número de eixos, a repetibilidade, a tolerância e a precisão necessárias para alcançar o resultado final. Finalmente, considere a contaminação ambiental, como poeira, água, fibras e outras substâncias.

Para qualquer sistema, o ambiente operacional determina o tipo de rolamento que precisa ser selecionado. Por exemplo, ambientes sujos podem contaminar o conjunto e interferir no funcionamento adequado dos caminhos de recirculação das esferas. A contaminação é mais controlável em sistemas de rolos porque os corpos rolantes são geralmente maiores. Os rolamentos planos são adequados para aplicações onde a lubrificação por contato superficial não é recomendada ou não pode ser exposta ao meio ambiente, como em certos laboratórios de pesquisa ou instalações de fabricação de chips de silício.

Após selecionar um sistema, monte os parâmetros para dimensioná-lo adequadamente. Para cada movimento em um sistema de guia linear, considere os seguintes parâmetros: curso, carga, velocidade, ciclo de trabalho, área de montagem e orientação de montagem.

Dimensione o sistema de guia linear

A carga estática consiste no peso da sela, fixação do ninho, carga útil e rolamentos. Se 40,0 lb forem centralizados horizontalmente para frente/trás e da esquerda para a direita em um conjunto típico de trilho duplo e quatro carros, cada um dos blocos de rolamento seria carregado estaticamente a 10,0 lb.

Os slides vêm em dois tipos básicos: sela e cantilever. O deslizamento de sela padrão horizontalmente usa uma sela ou bloco que se move entre dois blocos finais fixos. Com a corrediça cantilever, o corpo principal e o cilindro permanecem estáticos, enquanto a placa de ferramentas se estende e retrai. Existe uma segunda aplicação em balanço ao mover cargas verticalmente. Com um trilho e dois carros, ambos os carros de rolamento podem ser carregados igualmente na direção radial. Para dimensionar o rolamento ou carro, a carga total para o cursor com maior tensão estática é normalmente definida como o pior cenário.

Ao dimensionar os rolamentos, organize o parâmetro de carga e sua distância ao centro de gravidade (CG) ou centro de massa. Carga refere-se ao peso ou força aplicada ao sistema, que inclui a carga estática e dinâmica. A carga estática compreende o peso da sela, fixação do ninho, carga útil e rolamentos. O carregamento dinâmico (ou cinético) deve levar em conta as cargas aplicadas à medida que elas interagem com a sela carregada pelo rolamento. Normalmente esta carga imporia uma exigência de torção nos rolamentos. O CG da sela fornece um valor de carga único a alguma distância dos centros dos rolamentos.

Esses valores dinâmicos, bem como valores de carga estática, podem então ser organizados como radial (Corad), axial (Coax), torque em torno do eixo “X” (Mx), torque em torno do eixo “Y” (My) e torque em torno de “Z” eixo (Mz). As variáveis ​​podem então ser usadas em praticamente qualquer aplicação de dimensionamento de rolamento para selecionar o tamanho apropriado do carro. Os valores de carregamento são normalmente apresentados em lb ou Newtons (N) estaticamente e em lb ou Newton Metros (Nm) para carregamento dinâmico.

O centro das cargas individuais está a uma distância relativa ao centro do sistema de guia ou centros de rolamento, a massa total tem uma distância CG aos trilhos guia de 1,5 pol. (60 pol.-lb/40 lb). Os rolamentos teriam que suportar uma carga de torque de 60 pol.-lb, especialmente quando o selim é acelerado ou desacelerado rapidamente.

Velocidade:É fundamental considerar a velocidade porque as cargas aplicadas afetam o sistema de maneira diferente durante a aceleração e desaceleração versus movimento a uma taxa constante. A velocidade é normalmente fornecida como pol./s ou o equivalente métrico em m/s. Fatores como o tipo de perfil de movimento determinam a aceleração necessária para atingir a velocidade ou o tempo de ciclo desejado. A carga acelera rapidamente em um perfil de movimento trapezoidal e depois se move a uma velocidade constante antes de desacelerar. Um perfil de movimento triangular, entretanto, acelera e desacelera rapidamente. Além do mais, ao calcular a velocidade da aplicação, considere a taxa máxima de movimento, bem como a aceleração e desaceleração necessárias para atingir o tempo geral de um movimento.

Ciclo de trabalho:O parâmetro do ciclo de trabalho deve considerar o movimento completo da sela através de um ciclo completo, que geralmente é duas vezes o curso mais operações ociosas em um período de tempo desejado. O curso da aplicação é o comprimento do movimento geral completo em uma direção ao longo de um caminho linear. Normalmente, o parâmetro do ciclo de trabalho é organizado como o número de ciclos necessários por minuto.

Área de montagem:A área de montagem do trilho-guia e dos rolamentos do selim ajuda a determinar o comprimento total (OAL) e a separação dos trilhos do sistema de guiamento. Na maioria das aplicações, é melhor considerar a área de cobertura mais ampla possível para a operação dos rolamentos. A menos que você use rolamentos lineares telescópicos, que agem de maneira semelhante a simples corrediças de gaveta, o OAL do trilho-guia deve incluir o curso do movimento linear, bem como a pegada do rolamento.

A área de montagem também precisa levar em consideração o substrato ou sistema de moldura para fixação da guia. A pegada do rolamento é a distância da frente de um carro até a parte traseira do carro mais distante ao longo de uma guia linear. Muitos eixos perfilados precisam ser montados em superfícies completamente usinadas e retificadas para atender adequadamente aos requisitos de precisão do programa. Outros projetos podem ser aplicados diretamente em estruturas estruturais de alumínio ou tubulares sem perder capacidade ou rigidez.

Orientação:A orientação de montagem das formas é crítica para configurar o parâmetro de carregamento porque a sela pode se mover horizontalmente, verticalmente, ao longo de uma montagem na parede ou até mesmo em uma posição invertida. Para obter melhor desempenho, gerencie o carregamento da aplicação com a parte mais resistente do sistema de rolamento. Por exemplo, o controle deslizante radial do rolamento de esferas deve ser orientado para transportar a carga radialmente, não axialmente.

Agora faça uma seleção de guia linear

Este é um exemplo de aplicação contendo um ambiente padrão contaminado com poeira leve que requer repetibilidade média. Devido a esses dois fatores, é selecionado um sistema de rolamento baseado em rolos pré-carregados que funciona em pistas de aço temperado. A velocidade é rápida e uma vida útil mais longa pode ser alcançada sem a necessidade de atingir os níveis máximos de capacidade.

Geralmente, para um 1 pol. guia, os rolamentos planos não devem exceder 20 pol./s, os sistemas de esferas recirculantes 80 pol. e os rolos cerca de 200 pol./s. Para atingir o curso completo de 118 pol. em 3 s, aceleraremos e desaceleraremos 6 pol. em 0,5 s cada. Isso permitiria 106 pol. de curso e 2 s para atingir o tempo alvo. Cada uma das guias deve ter pelo menos 162 pol. de comprimento, porque o curso é de 118 pol. e o comprimento do selim é de 44 pol. na dimensão que corre ao longo da guia. Às vezes é útil permitir uma ou duas polegadas extras em cada extremidade do curso para interruptores de limite, amortecedores ou sensores.

Cada um dos rolamentos será igualmente carregado com 100 libras, porque os rolamentos são montados em cada canto da sela e o centro de gravidade da massa está centralizado de frente para trás e da esquerda para a direita. Cada um dos carros de rolamento pode suportar 500 lb de carga radial máxima, portanto uma vida útil adequada é calculada aqui porque os rolamentos são carregados dentro da faixa de 20 a 50% da capacidade total.