Linhas precisas: um guia sobre guias lineares para aplicações de robótica

Os engenheiros e os fabricantes recorrem cada vez mais aos robôs para aumentar a produtividade e as guias lineares são determinantes para estas maravilhas da engenharia. Martin Ahner, chefe da norelem ACADEMY, discute as considerações necessárias ao escolher estes componentes.

Cada vez mais, os robôs são vistos como a resposta a muitos dos desafios da indústria de produção e engenharia. Desde o aumento da produtividade até à superação da escassez de competências, passando pelo aumento da automação e até mesmo o combate à pandemia, permitindo que mais trabalhadores mudem para o teletrabalho, os robôs são a chave da quarta revolução industrial em curso.

Avaliado em 39,72 mil milhões de dólares americanos em 2019, prevê-se que o mercado da robótica atinja uma taxa de crescimento anual composta de 25,38% entre 2020 e 2025, de acordo com a Mordor Intelligence. No passado, os robôs eram geralmente vistos como ativos imobilizados de montante elevado com uma rentabilidade lenta do investimento, mas prevê-se que o crescimento passe de robôs grandes e dispendiosos para robôs colaborativos muito mais pequenos (chamados "cobots"). Frequentemente, estes cobots são muito mais acessíveis e possuem períodos de retorno do investimento muito mais curtos, devido à descida dos preços dos sensores, custos dos componentes e ao aumento da adesão.

Um destes grupos de componentes que é essencial para a robótica e a futura adesão é o das guias lineares e trilhos. Escusado será dizer que é fundamental que os engenheiros considerem estes componentes de forma sensata e tenham em conta não apenas o custo, mas tudo, desde o desempenho e a precisão até à durabilidade e as futuras necessidades de manutenção.

Uma abordagem linear para encontrar as guias lineares certas
O conceito e as vantagens da robótica são simples: na sua essência, executa determinadas tarefas e ajuda a simplificar atividades recorrentes e monótonas. Alguns exemplos vão desde o simples suporte de ferramentas de elevação até à automação completa por robôs industriais.

Para permitir que os robôs executem estas tarefas dia após dia e se movam da forma mais rápida e precisa possível, muitos contam com sistemas de guias lineares. Por exemplo, os robôs de soldadura da indústria automóvel baseiam-se em sistemas que consistem em guias lineares para unir peças por soldadura de forma exata.

A escolha de guias lineares depende da aplicação, estrutura da máquina, espaço de montagem, ambiente operacional, carga, velocidade, curso, precisão e vida útil exigida do componente.

Entre estes fatores, o espaço de montagem e a precisão desempenham indiscutivelmente os papéis mais importantes na seleção. A norelem oferece o pacote completo de soluções, desde guias de trilho perfilado, carros guia adequados, guias de deslizamento de plástico com os respetivos carros guia e muito mais. Estes componentes não correspondem a nenhuma norma DIN (ou seja, não são uma peça padrão), mas são componentes normalizados cujas dimensões estão adaptadas aos componentes adjacentes.

A classe de precisão da guia linear também desempenha um papel importante no comportamento de deslocamento do rolamento, que é a característica de desempenho que a maioria das pessoas associa ao termo "precisão".
Independentemente do tamanho, pré-carga ou configuração de montagem, o paralelismo entre as extremidades de referência do trilho e do bloco, em última análise, determina a precisão do deslocamento do sistema de guia. Esta tolerância de paralelismo especifica de que forma o bloco de rolamentos se irá comportar em termos de posição à medida que se desloca pelo trilho.

Se escolher as guias lineares erradas, o bloco de rolamentos pode desviar-se para cima e para baixo ou para os lados enquanto percorre os trilhos. Para a robótica, na qual a precisão é fundamental, isto simplesmente não pode acontecer. A ampla gama de guias lineares da norelem está disponível em diversas classes de precisão, adequadas para muitas aplicações.

Os engenheiros também podem utilizar rolamentos de esferas lineares compactos, disponíveis com ou sem função de auto-alinhamento. As versões normais em aço da norelem possuem uma caixa de plástico, enquanto os modelos auto-alinhantes são constituídos por uma carcaça de plástico, com placas deslizantes, que permitem corrigir desalinhamentos para compensar tolerâncias e evitar inclinações.


Guias lineares robustas criam robôs robustos
Juntamente com a montagem e a precisão, os engenheiros também devem considerar devidamente a vida útil, a manutenção e a conservação das guias lineares. Estes componentes devem ser capazes de resistir ao ambiente em que são utilizados para uma vida útil longa e sem problemas, bem como para minimizar o tempo de inatividade do robô.

Devem ser tomadas certas precauções em ambientes diferentes. Devido à recirculação dos elementos rolantes, as guias lineares devem estar num ambiente o mais limpo e livre de resíduos possível. Se entrar sujidade para os trilhos, os elementos rolantes podem perder a sua lubrificação, o que interfere com a velocidade e a precisão do deslocamento. Nesse caso, tal compromete toda a operação do robô.

Embora não seja possível garantir um ambiente limpo de forma permanente, pode ser adicionada uma opção de lubrificação melhorada a uma guia linear para ajudar a aumentar a vida útil da guia num ambiente mais sujo. As guias lineares também podem ser protegidas com unidades de carcaça lineares, como as da gama da norelem, para evitar a penetração de sujidade e pó nos rolamentos. Para facilitar a manutenção e a conservação, as unidades de carcaça possuem um orifício de lubrificação para lubrificar os rolamentos quando necessário.

Enquanto investimentos de capital relativamente grandes, também é importante abrigar os robôs de forma eficaz, para que não sofram danos indesejados e para os proteger de resíduos que podem afetar o seu desempenho. Para esta finalidade, um método simples, mas eficaz, é a utilização de perfis de alumínio para criar uma barreira à volta do robô. Juntamente com os perfis de alumínio, a norelem oferece uma gama completa de outros componentes de montagem, como coberturas, puxadores, cabos e dobradiças, para ajudar a criar as carcaças ideais.

Faça do tempo de inatividade coisa do passado
Conforme referido, qualquer tempo de inatividade deve ser suprimido para garantir que os robôs são eficientes e geram a rendibilidade necessária. Tal é ainda mais relevante se o robô fizer parte de uma linha de produção: eventuais períodos longos de inoperabilidade do robô podem prejudicar a operação de toda a instalação.

Além de proteger o robô e as guias lineares com componentes de carcaça eficazes, os intervalos de manutenção preditiva podem ajudar a reduzir o tempo de inatividade. A imobilização também pode ser evitada através da monitorização do estado, razão pela qual a norelem tem vindo a desenvolver componentes normalizados que conseguem mostrar desgaste prematuro, por exemplo, em componentes de fixação.

É ainda aconselhável utilizar componentes que estejam disponíveis e acessíveis de forma imediata. Muitas vezes, a reparação ou substituição de componentes fabricados à medida pode ser dispendiosa e demorada, especialmente se forem necessários engenheiros especializados para os reparar ou se as peças tiverem de ser encomendadas e fabricadas novamente à medida. Os componentes normalizados, pelo contrário, são de fácil acesso e podem ser entregues muito rapidamente, por vezes no dia seguinte, o que significa que o tempo de inatividade deixa de ser uma preocupação.

Abrir caminho rumo a um futuro robótico
Não resta qualquer dúvida de que os robôs são o futuro da engenharia e da produção. Para reduzir as barreiras à entrada, nomeadamente no caso de pequenas e médias empresas, os custos devem ser controlados, ao passo que criar e manter o ativo deve ser simples e fácil.

Com componentes normalizados como guias lineares e acessórios como componentes de carcaça, tal já não é uma utopia. Na norelem, contamos com especialistas em engenharia industrial e mecânica prontos para ajudar em quaisquer projetos de robótica e requisitos de aplicação.

Para mais informações sobre a norelem, visite www.norelem.pt

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