Aplicações comuns para guias lineares

Os trilhos lineares são a espinha dorsal de muitas aplicações industriais, proporcionando guia de baixo atrito e alta rigidez para cargas que podem variar de apenas alguns gramas a milhares de quilogramas. Sua variedade de tamanhos, classes de precisão e pré-cargas torna os trilhos lineares adequados para praticamente qualquer requisito de desempenho.

As razões para o uso de guias lineares são inúmeras, mas seus benefícios mais óbvios em relação a outros tipos de guias são a capacidade de carga, a precisão de deslocamento e a rigidez. Por exemplo, as guias de eixo cilíndrico suportam apenas cargas descendentes ou de elevação, enquanto as guias de trilho linear suportam tanto cargas descendentes/de elevação quanto momentos fletores. E, diferentemente das guias de roletes cruzados, cujo deslocamento geralmente é limitado a 1 metro ou menos, as guias lineares podem proporcionar deslocamentos muito longos. Comparadas às guias de mancais de deslizamento, as guias lineares apresentam maior rigidez e, frequentemente, melhores características de carga/vida útil.

As guias lineares também proporcionam um alto nível de precisão de deslocamento, graças à usinagem precisa de uma ou ambas as bordas do trilho, que atuam como superfícies de referência. E com duas, quatro ou seis fileiras de elementos rolantes – esferas ou rolos cilíndricos – a rigidez é elevada e a deflexão do bloco de rolamento é mínima. Todos esses atributos se combinam para fornecer um sistema de guia linear perfeitamente adequado para aplicações que exigem alta precisão, alta rigidez e longa vida útil.

【Aplicações de trilho único】

Como os trilhos lineares possuem esferas (ou roletes) de suporte de carga em cada lado, eles podem suportar cargas suspensas, mesmo quando se utiliza apenas um único trilho. (Em contraste, as guias lineares com eixo cilíndrico precisam ser usadas em pares quando há cargas suspensas.) Devido a essa característica, diversas aplicações utilizam um único trilho linear para economizar espaço ou evitar problemas de desalinhamento entre outros componentes do sistema. Aqui estão alguns exemplos de aplicações que utilizam um único trilho linear…

Atuadores lineares – Os trilhos lineares são frequentemente o mecanismo de guia preferido para atuadores acionados por correias, fusos ou cilindros pneumáticos, devido à sua capacidade de suportar cargas de momento. Eles também podem acomodar velocidades de deslocamento de até 5 m/s, o que é importante em sistemas acionados por correia ou pneumáticos.

Sistemas de transporte aéreo – Quando as cargas estão centradas abaixo do trilho e do bloco de apoio, como é comum em sistemas de transporte aéreo, os trilhos lineares são uma boa opção para guiar as cargas. Sua alta capacidade de carga permite o transporte de cargas pesadas, e a rigidez do trilho linear contribui para a estabilidade de todo o sistema.

Robôs pórtico – A característica principal de um robô pórtico é que ele possui dois eixos X (e, às vezes, dois eixos Y e dois eixos Z). Os eixos individuais geralmente incorporam um único trilho linear e são acionados por um parafuso ou um sistema de correia e polia. Com dois eixos trabalhando em paralelo (X e X', por exemplo), obtém-se uma excelente capacidade de torque, mesmo que cada eixo possua apenas um trilho linear.

【Aplicações de trilho duplo】

Quando há cargas de momento elevadas, os trilhos lineares podem ser usados ​​em pares, o que permite que a carga de momento seja decomposta em forças nos blocos de apoio. Nessa configuração, o mecanismo de acionamento pode ser montado entre os trilhos lineares, tornando o sistema geral muito compacto. As aplicações de trilhos lineares duplos incluem:

Mesas lineares – As mesas são geralmente sistemas de altíssima precisão, o que significa que alta precisão de deslocamento e deflexão mínima são fundamentais. Mesmo que a carga esteja centrada na mesa com pouco ou nenhum momento de carga, trilhos lineares duplos são frequentemente usados ​​para garantir que a rigidez e a vida útil dos rolamentos sejam maximizadas.

Máquinas-ferramenta – Assim como as mesas de medição, as máquinas-ferramenta exigem níveis muito altos de precisão e rigidez de deslocamento para garantir a produção de peças de alta qualidade. O uso de dois trilhos paralelos – normalmente com dois blocos de apoio por trilho – garante a minimização da deflexão. As máquinas-ferramenta também são submetidas a cargas muito elevadas, portanto, distribuir a carga por quatro blocos de apoio ajuda a maximizar a vida útil dos rolamentos.

Robôs cartesianos – Como os robôs cartesianos normalmente usam apenas um sistema linear por eixo, é importante que cada eixo suporte cargas de momento elevadas. É por isso que a maioria dos eixos de robôs cartesianos são construídos com atuadores lineares que incorporam duas guias lineares em paralelo.

Unidades de transporte robótico – Robôs de seis eixos proporcionam movimento flexível para aplicações que exigem alcance e rotação em várias direções. Mas, se o robô precisar se deslocar para outra estação ou área de trabalho, sistemas de trilhos duplos podem funcionar como um “sétimo eixo”, transportando o robô inteiro para um novo local. Uma vantagem significativa dos trilhos lineares nessas aplicações é a capacidade de unir vários trilhos para deslocamentos muito longos – frequentemente superiores a 15 metros.

É claro que os trilhos lineares não são a solução perfeita para todas as aplicações. Por exemplo, geralmente não são adequados para aplicações no mercado de consumo — como guias de portas e corrediças de gavetas — muitas vezes devido ao custo. Além disso, os trilhos lineares exigem superfícies de montagem muito precisas, não apenas para aproveitar os benefícios de sua alta precisão de deslocamento, mas também para evitar o travamento do bloco de rolamento, o que pode reduzir sua vida útil. Eles também precisam de suporte completo, ao contrário dos sistemas de eixos lineares, que podem ter suporte apenas nas extremidades. Isso significa que, além do custo inicial de um trilho linear ser normalmente maior do que o de um eixo cilíndrico ou de um sistema de rolamentos de deslizamento, o custo de preparação e montagem também é mais elevado.

Os trilhos lineares também podem ser percebidos como menos suaves, ou "ásperos", em seu funcionamento, em comparação com outros tipos de rolamentos. Isso ocorre devido ao contato entre as esferas (ou roletes) que suportam a carga e as pistas de rolamento. A pré-carga em um sistema de trilho linear, prática comum para aumentar a rigidez, pode exacerbar a sensação de "áspero" quando o bloco do rolamento se move ao longo do trilho. (Esse efeito desaparece à medida que a carga é aplicada ao rolamento, mas a percepção geralmente persiste.)

Para aplicações que não exigem a capacidade de carga, rigidez ou precisão de deslocamento de um trilho linear, outros tipos de guias lineares – como sistemas de eixo redondo, guias de mancais de deslizamento ou mesmo guias de rolos cruzados – podem ser adequados e menos dispendiosos.