Os sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia são mais compactos e oferecem melhor precisão de posicionamento e mais opções para posições de transporte de carga do que sistemas transportadores alternativos para aplicações curvilíneas.

Na busca constante pela redução dos custos de produção, uma tendência nas unidades fabris é agrupar as estações de trabalho o mais próximo possível para minimizar a movimentação de materiais e conservar o valioso espaço físico. Isso significa que os materiais precisam se mover ao longo de trajetórias curvilíneas cada vez mais complexas. A maioria dos sistemas de guias e atuadores disponíveis comercialmente são de projeto linear e não conseguem lidar facilmente com trajetórias não lineares. No entanto, sistemas de guias e atuadores curvilíneos, como sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia, estão disponíveis para essas situações.

Sistemas de anéis e trilhos
No coração dos sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia estão as rodas-guia com rolamentos de ranhura em V e os deslizadores de borda em V. As rodas e os deslizadores possuem superfícies de rolamento em V complementares, que permitem que os carros equipados com rodas-guia percorram suavemente os deslizadores, resistindo a movimentos laterais ou rotacionais, mesmo sob altas cargas aplicadas. Os carros podem seguir trajetórias retas ou circulares por meio do uso de segmentos de deslizamento retos e anelares, ou trajetórias complexas e curvilíneas por meio de uma combinação de segmentos de deslizamento retos e anelares. Em aplicações de movimento rotativo, é possível que as rodas sejam montadas estaticamente e os deslizadores anelares girados em relação a elas. Alguns sistemas de guia curvilíneos também podem ser convertidos em um sistema atuado com a adição de componentes como articulações do carro, elementos de acionamento e motores.

Os deslizadores de anel e os deslizadores retos da roda-guia estão disponíveis em diversos tamanhos de perfil para acomodar rodas de diversos tamanhos e capacidades de carga. Os deslizadores retos também estão disponíveis em diferentes comprimentos e os deslizadores de anel estão disponíveis com diversos raios de curvatura e vãos angulares. Alguns deslizadores de anel estão disponíveis com centros ocos ou sólidos, também chamados de discos de anel. Outras opções de deslizadores podem incluir diferentes configurações de V e cremalheiras integradas para acionamento por engrenagens de pinhão.

Os projetos de sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia os tornam uma das opções mais resistentes à contaminação e à corrosão disponíveis. As rodas-guia geralmente contêm lubrificação suficiente para durar a vida útil esperada e possuem vedações permanentes para minimizar a perda de lubrificação e a entrada de detritos. Os componentes do sistema têm formas simples que não retêm detritos e muitos são feitos de aço inoxidável para maior resistência à corrosão.

Soluções Curvilíneas Tradicionais
As formas tradicionais de acomodar projetos de guias e atuadores curvilíneos incluem sistemas transportadores e anéis de giro. Um sistema transportador de correia é o tipo mais simples de transportador e normalmente contém correias largas enroladas em rolos cilíndricos em uma estrutura. Motores giram os rolos, o que faz com que as correias transportem a carga útil sobre eles. Enquanto sistemas transportadores de correia mais simples só conseguem mover cargas úteis em linhas retas, trajetórias curvilíneas podem ser criadas montando múltiplas correias transportadoras retas em série em ângulos desviados ao longo da trajetória desejada, ou utilizando correias com segmentos pivotantes interligados, como as esteiras de bagagem em aeroportos.

Um sistema transportador de rolos é semelhante a uma versão com correia, exceto que a correia larga é substituída por uma série de rolos próximos uns dos outros, montados em um sistema de estrutura configurado para seguir um caminho curvilíneo especificado. Os sistemas transportadores de rolos podem ser acionados por motores acoplados diretamente aos rolos ou por correias de acionamento intermediárias, ou não acionados, com a carga útil movida por gravidade ou manualmente.

Os sistemas de carrinhos suspensos consistem em trilhos curvilíneos montados bem acima do piso, com carrinhos com rodas que penduram sua carga útil embaixo. Os carrinhos do sistema de carrinhos suspensos podem ser movidos manualmente ou puxados por correntes motorizadas que correm ao longo dos trilhos. Os rolamentos de giro (também chamados de rolamentos de plataforma giratória) são essencialmente rolamentos de máquinas de grande porte que utilizam grandes quantidades de pequenos elementos rolantes. Isso permite que mantenham altas capacidades de carga, ao mesmo tempo em que oferecem diâmetros internos de furo grandes e pistas de perfil fino. Os rolamentos de giro podem ter cremalheiras usinadas em suas pistas para acionamento direto.

Como os sistemas de anel e trilho se comparam
Sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia podem oferecer maior precisão e precisão de posicionamento do que sistemas transportadores, uma diferença que pode ser importante em aplicações onde a carga útil é frágil ou precisa ser mantida rígida e posicionada com precisão para processamento enquanto é movimentada pelo sistema. As rodas em sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia são projetadas para serem firmemente pré-carregadas contra o deslizamento, impedindo que o carro se desloque em qualquer direção que não seja ao longo do trajeto pretendido.

Esse nível de precisão de posicionamento geralmente não é possível em sistemas transportadores, onde a carga útil é principalmente limitada aos elementos móveis pela gravidade. Sistemas transportadores de correia e rolos não oferecem restrição horizontal e podem exigir trilhos-guia laterais para evitar que a carga útil caia das laterais dos elementos móveis. A carga útil pode estar sujeita a vibrações contínuas porque está sendo constantemente transferida de um rolo ou alça de correia para outro, e pode ficar presa nos componentes do sistema transportador se eles tiverem formatos incompatíveis, causando vazões irregulares, colisões e atolamentos. Os carros do sistema de carrinhos suspensos têm restrição horizontal suficiente apenas para evitar que caiam do trilho e geralmente usam ligações não rígidas, como correntes ou ganchos, para transportar a carga útil, permitindo que oscilem livremente e possivelmente batam em outros objetos.

A dependência dos sistemas transportadores na gravidade para restringir a carga útil também limita as possíveis posições onde a carga útil pode ser transportada e a capacidade de movê-la verticalmente. Os sistemas transportadores de correia e rolos devem transportar sua carga útil diretamente sobre seus elementos móveis e não podem transportá-la para cima ou para baixo em declives acentuados. Os vagões do sistema de carrinhos suspensos devem ter sua carga útil pendurada diretamente sob eles para estabilidade e não podem se mover para cima ou para baixo em seções íngremes, uma vez que a carga útil pendurada pode entrar em contato com o trilho ou a carga útil em vagões adjacentes. No entanto, em um sistema de anel e trilho baseado em roda-guia, a carga útil pode ser montada com segurança em qualquer posição em relação ao vagão. A carga útil também pode ser transportada em qualquer direção, independentemente da gravidade, uma vez que as rodas do vagão são firmemente restringidas contra os slides e só permitem o movimento ao longo do caminho designado.

Sistemas de esteiras e anéis baseados em rodas-guia podem exigir menos espaço, estrutura de suporte e manutenção do que outros sistemas transportadores. Com dispositivos de montagem adequados, os carros podem transportar cargas úteis muito mais largas do que eles próprios. Isso permite que esses sistemas e suas estruturas de suporte sejam mais compactos do que os sistemas transportadores de correia e rolos, cujos elementos rolantes precisam ser mais largos do que a carga útil pretendida. Carrinhos suspensos podem transportar cargas úteis relativamente largas, mas exigem estruturas de suporte consideráveis ​​e robustas, pois seus sistemas de esteiras precisam ser elevados o suficiente para que a carga útil suspensa seja acessível e livre de quaisquer obstáculos no nível do solo. O tamanho relativamente grande das estruturas de suporte para sistemas transportadores também os torna os mais difíceis e caros de montar e reconfigurar. Os sistemas transportadores também são mais difíceis de manter limpos do que os sistemas de esteiras e anéis baseados em rodas-guia, pois seus componentes são maiores, mais numerosos e têm formas complexas que retêm detritos com mais facilidade.

Os anéis de giro são mais adequados do que os sistemas transportadores para aplicações que exigem apenas movimento circular, pois podem ser mais compactos, leves e estão disponíveis em unidades individuais totalmente montadas, o que pode ser mais rápido de incorporar à aplicação. Eles também oferecem maior precisão e suavidade, e podem ter carga útil acoplada, como os sistemas baseados em rodas-guia, mas ainda apresentam algumas desvantagens em comparação com estes últimos.

Embora os sistemas rotativos de esteira com rodas-guia e os anéis de giro possam ter facilidade de montagem semelhante, a manutenção dos primeiros pode ser mais fácil devido à intercambiabilidade dos componentes. Os anéis de giro geralmente são totalmente montados na fábrica devido à precisão de montagem e usinagem necessárias para um desempenho suave e preciso. Geralmente, o anel inteiro precisa ser substituído se apenas um componente falhar, dificultando a manutenção em campo. Como os anéis de giro às vezes são a principal estrutura de montagem para componentes de aplicação, a substituição de um anel de giro também pode exigir a remontagem de tudo o que está montado nele.

Para sistemas rotativos baseados em rodas-guia, apenas os componentes danificados precisam ser substituídos, pois seu design de encaixe comum permite que componentes individuais sejam montados e usados ​​em qualquer sistema compatível, não apenas uma unidade específica de encaixe adequado e combinado, como anéis de giro. Em algumas aplicações, também é possível substituir componentes danificados em sistemas de esteiras baseados em rodas-guia sem desmontar nenhum outro componente.

Os anéis de giro podem oferecer maior rigidez e suavidade do que os sistemas transportadores, mas geralmente não são pré-carregados. A pré-carga dos elementos rolantes para maior rigidez e suavidade é comum em rolamentos de máquinas menores, mas rara em anéis de giro, visto que componentes grandes são mais difíceis de usinar com precisão e sua forma e encaixe são mais afetados por fatores externos. Pequenas falhas de fabricação, deformações de componentes devido a cargas externas ou superfícies de montagem irregulares, ou expansão térmica irregular devido a grandes variações de temperatura entre os componentes têm maior probabilidade de afetar a pré-carga em rolamentos maiores, como os anéis de giro.

Alterações na pré-carga podem resultar em folga interna dos componentes, o que reduz a rigidez do sistema, ou alta interferência, o que dificulta a rotação e danifica os componentes. O nível de pré-carga de uma coroa de orientação depende das dimensões internas dos componentes e não pode ser ajustado após a montagem. Fatores externos, como superfícies de montagem irregulares e expansão térmica, também podem alterar a pré-carga em sistemas rotativos baseados em rodas-guia. No entanto, eles são menos problemáticos, pois a pré-carga é definida durante a montagem em uma aplicação e pode ser facilmente ajustada posteriormente.

Os anéis deslizantes baseados em rodas-guia podem apresentar uma vantagem significativa em tamanho sobre os anéis de giro em aplicações que exigem menos de 360° de deslocamento. Os anéis de giro devem ser totalmente circulares para fornecer circuitos completos de deslocamento para seus elementos rolantes, mesmo que a aplicação exija muito menos de 360° de deslocamento. Em sistemas rotativos baseados em rodas-guia, o comprimento do arco do segmento do anel deslizante precisa ser longo o suficiente apenas para suportar todas as rodas-guia (que podem ser de apenas três) ao longo de todo o arco de deslocamento.

Projetar sistemas de guias ou atuadores curvilíneos pode ser mais difícil do que projetar sistemas lineares. No entanto, a instalação desses sistemas pode melhorar a simplicidade e a eficiência do transporte e manuseio de cargas úteis. Sistemas de anéis e trilhos baseados em rodas-guia podem simplificar o processo de projeto e superar outros tipos de sistemas de guias e atuadores não lineares.