Comprimento do curso, velocidade, precisão, montagem, manutenção.

Você está trabalhando em uma aplicação que requer movimento linear – talvez um sistema de montagem pick-and-place, uma linha de embalagem ou um pórtico para transferência de materiais – mas projetar seu próprio atuador do zero, adquirir as diversas peças, montar e alinhar os componentes e implementar um sistema de manutenção não é um uso eficiente do seu tempo. Você começa a procurar atuadores lineares pré-projetados e pré-montados, mas existem tantas opções em relação a tipo, tamanho e princípio de funcionamento que é difícil saber por onde começar na sua seleção.

O primeiro passo para restringir as opções é escolher o mecanismo de acionamento mais adequado para sua aplicação. A maioria dos fabricantes oferece pelo menos duas opções de acionamento, sendo as correias dentadas e os fusos de esferas as mais comuns, enquanto os acionamentos pneumáticos e por motor linear atendem a aplicações específicas. Abaixo, apresentamos cinco fatores que ajudarão você a escolher entre os dois tipos mais comuns de atuador: correia dentada e fuso de esferas.

1. Comprimento do curso

A distância que o atuador precisa percorrer em uma direção, conhecida como curso, é o primeiro requisito a ser considerado na escolha entre acionamento por fuso de esferas ou por correia. Os atuadores de fuso de esferas são comumente encontrados em comprimentos de 1000 mm ou menos, embora fusos de esferas de diâmetro maior possam ser usados ​​em comprimentos de até 3000 mm. Esse limite é determinado pela velocidade crítica do fuso. À medida que o comprimento de um fuso aumenta, sua velocidade crítica, ou a velocidade na qual o fuso começa a sofrer vibrações de flexão, diminui. Simplificando, conforme um fuso fica mais longo e gira mais rápido, ele começa a "chicotear" como uma corda de pular.

Para atuadores com transmissão por correia dentada, a capacidade de tensionar a correia limita o comprimento máximo. Ao utilizar correias com maior largura (maior área de contato) e maior passo entre os dentes, os atuadores com transmissão por correia são comumente encontrados em aplicações que exigem um curso de 10 a 12 metros.

2. Velocidade

O segundo fator crítico na escolha de um atuador é a velocidade. A velocidade máxima para a maioria dos atuadores com transmissão por correia é de 5 m/s. Esse limite é influenciado pelo sistema de guia, que geralmente utiliza rolamentos recirculantes. Para aplicações que exigem velocidades mais altas, até 10 m/s, uma transmissão por correia pode ser usada em conjunto com rodas pré-carregadas ou roletes de came em vez de rolamentos recirculantes.

Como mencionado anteriormente, em um atuador de fuso de esferas, à medida que o comprimento aumenta, a velocidade crítica diminui. Em geral, os atuadores de fuso de esferas podem atingir velocidades de até 1,5 m/s em cursos inferiores a 1 metro. Os suportes para fuso de esferas podem proporcionar rigidez adicional, reduzindo o comprimento não suportado do fuso, permitindo que o atuador atinja velocidades mais altas e comprimentos maiores. Ao considerar o uso de suportes para fuso de esferas, consulte o fabricante para obter auxílio nos cálculos necessários de velocidade e comprimento.

3. Precisão

O termo precisão é amplamente utilizado para se referir à precisão de deslocamento (onde o carro ou a sela está localizado no espaço durante o movimento), à precisão de posicionamento (quão próximo o atuador chega da posição desejada) ou à repetibilidade (quão próximo o atuador atinge a mesma posição a cada curso). Embora a precisão de deslocamento seja fortemente influenciada pela estrutura, base e montagem do atuador, a precisão de posicionamento e a repetibilidade são funções primárias do mecanismo de acionamento.

Os fusos de esferas, especialmente se pré-carregados, apresentam melhor precisão de posicionamento do que os acionamentos por correia devido à sua rigidez. No entanto, a "imprecisão" no posicionamento pode ser medida e compensada no sistema de controle do atuador. Por esse motivo, a repetibilidade (a capacidade de atingir a mesma posição a cada curso) torna-se frequentemente o fator mais importante em aplicações de alta precisão. Para alta repetibilidade, a rigidez do mecanismo de acionamento é crucial, fazendo com que um conjunto de fuso de esferas e porca pré-carregados seja a melhor opção.

4. Montagem

Em alguns casos, a direção de montagem do atuador determinará qual mecanismo de acionamento é o mais adequado. Tanto os acionamentos por correia quanto os por fuso de esferas são adequados para montagens horizontais e inclinadas, mas aplicações que exigem montagem vertical necessitam de uma avaliação mais cuidadosa.

Embora todo sistema que movimenta uma carga verticalmente necessite de mecanismos de segurança integrados, os acionamentos por fuso de esferas são frequentemente considerados mais seguros do que os acionamentos por correia para o transporte de cargas verticais. Isso ocorre porque os fusos de esferas, dependendo da carga, do passo da rosca e do atrito no sistema, são resistentes ao movimento reverso, ou "queda livre", caso haja uma falha no freio ou danos catastróficos ao sistema. Quando um atuador de acionamento por correia é necessário em uma aplicação vertical, um freio externo ou contrapeso deve ser seriamente considerado.

5. Manutenção

A principal causa de falha em atuadores lineares é a falta de lubrificação. Tanto os atuadores com fuso de esferas quanto os com transmissão por correia exigem lubrificação periódica do sistema de guia, mas os fusos de esferas introduzem um componente adicional que precisa ser monitorado quanto à lubrificação adequada. Alguns fabricantes solucionaram esse problema fornecendo sistemas lubrificados para toda a vida útil (definida como uma distância de deslocamento ou número de rotações predefinidos, com carga, velocidade e ambiente específicos), mas muitas aplicações não se enquadram nesses parâmetros e precisarão de lubrificação em algum momento durante sua vida útil prevista.

Embora os atuadores acionados por correia tenham a vantagem de exigir menos componentes para manutenção, em ambientes com poeira ou partículas, procure um modelo que minimize a possibilidade de contaminação das polias. Isso garantirá maior vida útil aos rolamentos das polias e reduzirá o desgaste da própria correia.

Tanto os acionamentos por correia quanto os acionamentos por fuso de esferas oferecem vantagens de desempenho. Ao fazer a seleção inicial, lembre-se de que os acionamentos por correia geralmente são a melhor opção para cursos longos e altas velocidades, enquanto os acionamentos por fuso de esferas são mais adequados para aplicações que exigem alta repetibilidade ou montagem vertical. Em algumas aplicações, ambos os mecanismos de acionamento atenderão aos critérios descritos acima. Nesses casos, o fabricante poderá orientá-lo na escolha do atuador correto com base em fatores mais avançados, como aceleração, tempo de estabilização ou condições ambientais.