O desafio dos sistemas de automação mecânica no passado tem sido a conversão bem-sucedida do movimento rotacional de motores elétricos ou mecânicos em formas úteis de movimento linear. Um avanço nesse sentido, o sistema de correia transportadora representou uma das primeiras implementações úteis de conversão de movimento rotativo em linear para uso em um ambiente de produção. Esses sistemas são capazes de transportar uma ampla variedade de matérias-primas e peças de maneira muito mais eficiente do que poderia ser conseguido anteriormente pelo uso de forças mecânicas brutas e são extremamente úteis em ambientes de produção.

Hoje, um trabalho significativo de engenharia na área de conversão de movimento rotativo rendeu uma classe diversificada de atuadores mecânicos lineares que são úteis para uma ampla gama de aplicações de automação avançada. O desafio é selecionar um atuador apropriado para a funcionalidade desejada, seja simplesmente a movimentação de matéria-prima em um ambiente de fabricação ou a construção de sistemas de movimento mais avançados projetados para mover ferramentas para posições precisas.

Para selecionar o atuador mecânico linear adequado, algumas considerações importantes, como a capacidade de carga desejada, ou força de empuxo, e a distância de curso necessária, devem ser levadas em consideração. Embora estas sejam considerações primárias, outras, como a carga de manutenção, certamente também desempenham um papel importante.

Dois tipos amplamente utilizados de atuadores lineares mecanizados são diferenciados por seus mecanismos de acionamento: atuadores acionados por correia e acionados por parafuso esférico. Ambos os tipos são empregados em tipos semelhantes de aplicações, mas os dois diferem significativamente em função. Cada tipo possui pontos fortes únicos e limitações importantes que devem ser cuidadosamente consideradas na seleção de um atuador.

Atuadores acionados por correia

O atuador acionado por correia opera sob os mesmos princípios do sistema de correia transportadora. A transmissão por correia traduz o movimento rotativo em movimento linear através de uma correia dentada conectada entre duas polias circulares. A correia dentada geralmente é feita de elastômero reforçado com fibra, mas muitos outros materiais de correia estão disponíveis para aplicações mais exigentes. A correia contém dentes que fazem interface com as polias do rotor para transferir o torque com eficiência e evitar deslizamentos. A transmissão por correia é encerrada em um corpo de alumínio enquanto o carro passa por cima, e a interface do eixo de transmissão normalmente está situada perpendicularmente à lateral do atuador.

Atuadores acionados por fuso de esferas

O princípio fundamental por trás do atuador acionado por parafuso de esfera é essencialmente uma melhoria em relação a um sistema acionado por parafuso de avanço. Em atuadores acionados por fuso de esferas, a rotação do fuso de esferas aciona a porca esférica/carro montado devido ao fato de que a interface entre o pino e o parafuso esférico é essencialmente um sistema de rolamento de esferas, onde esferas de aço endurecido na porca rolam ao longo da pista do garanhão. Semelhante ao atuador acionado por correia, os componentes de acionamento do atuador acionado por parafuso esférico são encerrados dentro de um corpo de alumínio enquanto o carro se move na parte superior. Em contraste com os atuadores acionados por correia, a interface do eixo de transmissão está localizada alinhada com o parafuso esférico, fora da extremidade do atuador.

Pontos fortes e limitações de cada um

Os atuadores acionados por correia são geralmente preferidos para aplicações que exigem longas distâncias de deslocamento, o que pode ser alcançado de maneira mais econômica do que poderia ser obtido com um atuador acionado por parafuso esférico de comprimento semelhante. Além disso, o atuador acionado por correia é geralmente mais eficiente, possuindo menos peças móveis críticas, tornando assim a manutenção menos trabalhosa. Apesar disso, a tensão adequada da correia é crítica para garantir a transferência adequada de torque, e o retensionamento da correia em períodos de manutenção periódica é geralmente necessário.

Alternativamente, a unidade do fuso de esferas se assemelha muito a um sistema de rolamento de esferas e, portanto, é capaz de suportar cargas maiores e atingir uma força de impulso maior. Por esse motivo, os atuadores acionados por fuso de esferas são ideais em aplicações onde o posicionamento de cargas grandes e pesadas pode ser necessário com um alto nível de precisão. A lubrificação periódica do fuso de esfera pode ser necessária dependendo do projeto específico do atuador.

Uma comparação adicional entre os dois tipos de atuadores revela desvantagens adicionais para o atuador acionado por correia, apesar de sua simplicidade e eficiência. Correias significativamente mais espessas são necessárias para demandas de carga/impulso mais altas. As correias também são suscetíveis a cargas de choque, embora esta preocupação possa ser mitigada, até certo ponto, pela seleção cuidadosa dos materiais da correia que podem adicionar resistência em detrimento da elasticidade. Além disso, devido à vulnerabilidade da correia ao alongamento, a precisão de posicionamento dos atuadores de fuso de esferas tende a ser superior à dos atuadores acionados por correia. Por causa disso, os atuadores acionados por fuso de esferas são preferidos para aplicações que exigem altos graus de confiabilidade e repetibilidade durante longos períodos de tempo. Os atuadores acionados por fuso de esferas são a escolha preferida para altas demandas de aceleração e alto empuxo, já que a polia de acionamento por correia é vulnerável a escorregar no rotor sob tais demandas repetidas.

Concluindo, os atuadores acionados por fuso de esferas são a melhor escolha em aplicações onde são necessárias altas forças de carga e/ou impulso, juntamente com posicionamento altamente preciso. No entanto, devido à sua elevada eficiência e simplicidade, os actuadores acionados por correia continuam a ser a melhor escolha para aplicações com cargas mais baixas, especialmente onde são necessárias velocidades mais elevadas. Os atuadores acionados por correia também podem ser uma solução econômica para aplicações de curso longo. Embora a tarefa de selecionar entre atuadores mecânicos acionados por correia e por fuso de esferas possa parecer assustadora. À primeira vista, os pontos fortes e fracos de cada projeto proporcionam escolhas claras para cada aplicação exclusiva.