E como isso pode ser evitado…

Os pórticos diferem de outros tipos de sistemas multieixos (como robôs cartesianos e mesas XY) por utilizarem dois eixos de base (X) em paralelo, conectados por um eixo perpendicular (Y). Embora essa configuração com dois eixos X proporcione uma área de contato ampla e estável, permitindo que os sistemas de pórtico ofereçam alta capacidade de carga, longos percursos e boa rigidez, ela também pode levar a um fenômeno comumente conhecido como deformação por contato.

Sempre que dois eixos lineares são montados e conectados em paralelo, existe o risco de que eles não se movam em perfeita sincronia. Em outras palavras, durante o movimento, um dos eixos X pode ficar "atrasado" em relação ao outro, e o eixo que está à frente tentará puxar o eixo que está atrasado. Quando isso acontece, o eixo de conexão (Y) pode ficar desalinhado — deixando de ser perpendicular aos dois eixos X. A condição em que os eixos X e Y perdem a ortogonalidade é chamada de desalinhamento e pode resultar em travamento à medida que o sistema se move na direção X, além de forças potencialmente danosas em ambos os eixos X e Y.

O desalinhamento em sistemas de pórtico pode ser causado por diversos fatores de projeto e montagem, mas um dos fatores mais influentes é o método de acionamento dos eixos X. Com dois eixos X em paralelo, os projetistas podem optar por acionar cada eixo X independentemente ou acionar um eixo e tratar o outro como um eixo "escravo" ou seguidor.

Em aplicações de baixa velocidade com uma distância relativamente pequena entre os dois eixos X (curso curto do eixo Y), pode ser aceitável acionar apenas um eixo X e permitir que o segundo eixo X seja um seguidor, sem mecanismo de acionamento. Nesse projeto, uma preocupação fundamental é a rigidez da conexão entre os eixos — em outras palavras, a rigidez do eixo Y.

Como o eixo acionado efetivamente "puxa" o eixo não acionado, se a conexão entre eles sofrer flexão, torção ou outro comportamento não rígido, qualquer diferença de atrito ou carga entre os dois eixos X pode levar imediatamente a desalinhamento e travamento. E quanto maior o eixo Y, menos rígido ele será. É por isso que o arranjo "acionado-seguidor" é geralmente recomendado para aplicações onde a distância entre os eixos X é menor que um metro.

A solução de acionamento mais sofisticada consiste em usar um motor separado em cada eixo, com os motores sincronizados em um arranjo mestre-escravo por meio do controlador. Nesse arranjo, porém, os erros de deslocamento dos acionamentos mecânicos precisam ser perfeitamente (ou quase perfeitamente) compensados ​​— caso contrário, podem ocorrer travamentos e desalinhamentos devido a pequenas variações na distância percorrida por cada eixo por revolução do motor.

Para aplicações de pórticos de alta velocidade e precisão, os mecanismos de acionamento mais indicados são geralmente fusos de esferas e sistemas de cremalheira e pinhão. Ambas as tecnologias podem ser combinadas seletivamente para fornecer erros lineares semelhantes em cada eixo, evitando parte do acúmulo de erros que pode ocorrer em conjuntos de acionamento incompatíveis. Como os acionamentos por correia e corrente apresentam erros de passo difíceis de compensar, geralmente não são recomendados para sistemas de pórticos quando os eixos X são acionados independentemente. Por outro lado, os motores lineares são uma excelente opção para eixos paralelos em sistemas de pórticos, pois não apresentam erros mecânicos e podem proporcionar longos cursos e altas velocidades.

Outra solução — um meio-termo entre as duas opções descritas acima — é usar um único motor para acionar ambos os eixos X. Isso pode ser feito conectando a saída do eixo acionado pelo motor à entrada do segundo eixo por meio de um acoplamento de distância (também chamado de eixo de conexão). Essa configuração elimina o segundo motor (e a sincronização que seria necessária).

No entanto, a rigidez torsional do acoplamento de distância é importante. Se o torque transferido entre os eixos causar torção no acoplamento, ainda podem ocorrer travamentos e deformações. Essa configuração costuma ser uma boa opção quando a distância entre os eixos X está entre um e três metros, com requisitos moderados de carga e velocidade.

Outro fator que pode causar desalinhamento em sistemas de pórtico é a falta de precisão de montagem e paralelismo entre os dois eixos X. Sempre que duas guias lineares são montadas e operadas em paralelo, elas exigem uma certa tolerância em paralelismo, planicidade e retidão para evitar a sobrecarga dos rolamentos em uma ou ambas as guias. Em sistemas de pórtico, onde os eixos X tendem a ser espaçados amplamente (devido ao longo curso no eixo Y), a montagem e o paralelismo dos eixos X tornam-se ainda mais críticos, com os erros angulares sendo amplificados em longas distâncias.

Diferentes tecnologias de guias lineares exigem níveis variados de precisão em termos de paralelismo, planicidade e retilineidade. Em aplicações de pórticos, a melhor tecnologia de guia linear para os eixos X paralelos é geralmente aquela que oferece a maior tolerância a erros de montagem e alinhamento, mantendo a capacidade de carga e a rigidez necessárias.

Guias lineares com rolamentos de esferas ou rolos recirculantes geralmente oferecem a maior capacidade de carga e rigidez entre todas as tecnologias de guias lineares. No entanto, quando usadas em configuração paralela, exigem tolerâncias de altura de montagem e paralelismo muito precisas para evitar travamentos. Alguns fabricantes oferecem versões "autoalinhantes" de rolamentos de esferas recirculantes que conseguem compensar alguns desalinhamentos, embora a rigidez e a capacidade de carga possam ser reduzidas.

Por outro lado, as rodas-guia que correm em trilhos de precisão exigem menos precisão na montagem e no alinhamento do que as guias de trilho perfiladas. Elas podem até ser montadas em superfícies moderadamente imprecisas sem causar problemas de funcionamento, como vibrações e travamentos, mesmo quando dois trilhos são usados ​​em paralelo.

Embora o alinhamento possa ser feito com ferramentas simples, como indicadores de mostrador e fios, os grandes comprimentos envolvidos em sistemas de pórtico muitas vezes tornam isso impraticável. Além disso, o alinhamento de múltiplos eixos paralelos e perpendiculares aumenta exponencialmente a complexidade e o tempo e mão de obra necessários.

Por isso, um interferômetro a laser costuma ser a melhor ferramenta para garantir retidão, planicidade e ortogonalidade entre os eixos do pórtico.