Num relance:

• Acionamentos guiados têm a potência para manusear elevação, pressionar, puxar, empurrar, apertar, parar, segurar, cortar e separar.
• Os mecanismos de accionamento guiados funcionam bem quando é necessário precisão e repetibilidade.
• Os mecanismos de deslizamento guiados podem ser usados em uma ampla gama de aplicações de embalagem e posicionamento.

Acionamentos e slides guiados pneumáticos são os cavalos de trabalho da automação industrial. Eles são bem comprovados e podem se adaptar a uma gama crescente de aplicações nas quais a adição de guias melhora o desempenho. Eles também são econômicos, com muitas variantes e opções de configuração para garantir grande confiabilidade e longevidade.

Acionamento guiado (esquerda) inclui hastes guia e não requer montagem, mas muitas unidades guia como este atuador FENG e cilindro padrão da Festo (direita) requerem montagem.

Acionamentos e Guias

Acionamentos padrão não semelhantes, os acionamentos guiados pneumáticos mantêm estabilidade completa e as guias pneumáticas proporcionam maior estabilidade e precisão, tudo isso é crítico em muitas funções “pick and place”. Com ambos os tipos de atuadores, adicionar estabilização para a haste do pistão garante melhor desempenho e maior vida útil do que as alternativas não-estabilizadas. O mercado de acionamentos guiados e deslizamentos está crescendo à medida que mais engenheiros aprendem que é mais fácil e mais conveniente comprar um único produto com movimento linear e guia em vez de comprar ambas as funções separadamente.

Em um acionamento pneumático padrão, a haste de pistão cria movimento linear e pode girar livremente à medida que se estende e se retrai. Em muitas aplicações industriais, essa rotação é imaterial; mas é indesejável se o usuário precisar de estabilidade, como manter uma ferramenta de estampagem perfeitamente paralela ao item que está sendo estampado. Adicionalmente, se a haste de pistão aplica força sobre um objeto, a resistência que encontra pode criar uma força lateral ou torque contra o conjunto do atuador.

Por exemplo, se o atuador estiver posicionando uma serra circular cortando através da madeira, forças externas no atuador quando a haste de pistão é estendida podem criar deflexões que causam um corte imperfeito. Isto gera um desgaste excessivo na serra e no cilindro.

Os acionamentos guiados freqüentemente realizam uma de três tarefas simples: parar, levantar ou empurrar.

Os acionamentos guiados pneumáticos têm apenas um pistão, com a estabilidade do pistão garantida por duas hastes guia. Estas hastes-guia normalmente funcionam em conjuntos de buchas ou rolamentos de esferas para estabilidade. As hastes-guia e o pistão fixam-se a um jugo que segura a ferramenta, evitando que o pistão se torça ou gire se for aplicada força lateral para a estabilidade operacional. Estes acionamentos são encontrados em aplicações que envolvem levantar, pressionar, puxar, empurrar, apertar, parar, prender, segurar, cortar e separar . Eles vêm em muitos tamanhos e variantes, podem segurar quase todas as ferramentas, fornecer comprimentos de curso até 400 mm e podem aplicar grande força onde for necessário.

Os deslizamentos guiados são excelentes em tarefas onde altos níveis de precisão e repetibilidade são essenciais, como na montagem de eletrônica ou pequenas peças automotivas, no manuseio de alimentos e bebidas, e em aplicações de distribuição em outros setores de processo. As corrediças guiadas normalmente possuem hastes de pistão simples ou duplas e um trilho guia que funciona com rolamentos de esferas de precisão na carcaça da corrediça para um movimento preciso e precisão repetível, apesar das cargas laterais e torques.

As corrediças fornecem o movimento linear, seja fixo horizontal ou verticalmente. Eles fazem excelentes ferramentas fixadas a um pórtico, tais como um eixo duplo (X, Z) configurações multi-deslizamento e podem ser adicionados a configurações “pick-and-place” e “piggyback” que têm um slide montado no topo de outro para cursos mais longos com paragens ao longo do percurso, muitas vezes sem adaptadores.

Em aplicações duplex, um mini-deslizamento compacto preso a uma pequena pinça mecânica ou a uma ventosa normalmente fornece uma precisão repetível de 0.01 mm e linearidade e paralelismo dentro da faixa de 1/100 mm 0,01-mm ao longo de milhões de ciclos.

Acionamentos pneumáticos vêm em uma variedade de configurações, incluindo não-rotativa (esquerda), não guiada (centro) e guiada (direita).

Dispositivos deslizantes guiados vêm em uma variedade de tamanhos com diferentes opções de montagem e muitas opções de amortecimento para garantir os tempos de ciclo mais curtos com o mínimo de vibrações. Nas comparações maçãs-maçãs entre deslizamentos guiados e acionamentos e cilindros não giratórios com diâmetro de furo e comprimento de curso idênticos, os deslizamentos guiados são a maior e mais pesada das opções com guia de pistão integrada, graças às suas guias largas e planas que proporcionam movimentos altamente precisos.

Sumindo o mesmo diâmetro de furo (20 mm) para a haste do pistão e o mesmo comprimento de curso (50 mm), o deslizamento guiado tem o maior perfil (pegada ou comprimento, altura e largura). Os acionamentos guiados se encaixam no meio, sendo menores que um deslizamento guiado e maiores que um cilindro não rotativo.

Comparando um cilindro não rotativo, o acionamento guiado e um deslizamento guiado, todos com o mesmo tamanho de furo (20 mm), comprimento do curso (50 mm) e uma força estendida de 188 N (ver gráfico) a relação força/peso do acionamento não rotativo é de 65%, o acionamento guiado é de 16% e o deslizamento guiado é de 15%. Assim, um cilindro não-rotativo seria menor e menos dispendioso, mas para maiores capacidades de carga de torque ou precisão, é necessário um deslizamento ou acionamento guiado e eles seriam maiores para o mesmo furo/curso. Adicionar guia adiciona mais peso em relação ao acionamento não-rotativo para fornecer mais estabilidade.

Alternativos para Atuadores Guiados

Cilindros não-rotativos e combinações de guias externas e cilindros padrão são freqüentemente considerados alternativas aos acionamentos e deslizamentos guiados pneumáticos. Eles têm capacidades de carga limitadas, por isso são mais adequados para aplicações que requerem uma orientação específica, mas com cargas pequenas.

Acionamentos não rotativos e cilindros com hastes de pistão não rotativas são mais baratos, mas os acionamentos guiados e os deslizamentos são mais duráveis e precisos e podem suportar cargas laterais e torque mais altos. Ao executar a mesma função, como levantar uma carga ou mover uma garra, o acionamento não-rotativo terá a maior quantidade de deflexão da folga do rolamento e da força lateral. A deflexão neste caso é a distância que o pistão ou a placa frontal se move devido à folga com os rolamentos ou a qualquer força externa. O aumento da deflexão significa diminuição da precisão.

Uma guia externa pode ser combinada com uma gama maior de cilindros para lidar com uma variedade de tarefas e situações, tais como fixação, almofadas de ar ajustáveis e trabalho em altas temperaturas, mas os dois devem ser conectados. As guias e os acionamentos guiados têm menos opções de configuração e um envelope de desempenho mais limitado, mas também são menos caros. Em aplicações “pick-and-place”, um cilindro compacto não guiado com seu pistão de rotação livre pode ser considerado, mas não garantirá um posicionamento e orientação consistentes das peças que estão sendo movimentadas, assim como um mini deslizamento guiado.

Orientação pneumática e elétrica

Acionamentos e slides guiados pneumáticos e elétricos podem realizar missões similares, mas têm forças diferentes. Com uma fonte de ar comprimido bem dimensionada e bem conservada, os acionamentos pneumáticos proporcionam maiores densidades de força e velocidades para menor custo de instalação e operação, juntamente com maior vida útil.

Acionadores de comparação em mini deslizamentos pneumáticos e elétricos similares, a versão pneumática é mais curta com tempos de posicionamento mais curtos. As versões eléctricas oferecem uma paragem e arranque mais suaves, um perfil de accionamento programável e velocidades constantes e precisas. Como regra geral, os accionamentos pneumáticos e os corrediças ocupam menos espaço. Hoje em dia, a gestão de energia e o diagnóstico de ar comprimido podem reduzir o uso de ar e a manutenção não programada e o tempo de paragem, tornando-os uma escolha mais económica.

Eficiência relativa é uma consideração primordial para fazer a escolha de engenharia correcta entre os accionamentos pneumáticos potencialmente adequados com guia.

As mini-guias pneumáticas são úteis para movimentos precisos em espaços apertados.

O exemplo (abaixo) compara os preços de um cilindro não rotativo, acionamento guiado e uma corrediça guiada ( todos os modelos de base com o mesmo pistão de 20 mm e 50 mm de curso, e a porcentagem da guia utilizada quando submetida a condições idênticas de carga offset. Para efeitos deste exemplo, o cilindro não-rotativo está a 100% de utilização da guia. Ele está no seu limite e é uma má escolha em termos da sua capacidade de lidar com cargas deslocadas. A corrediça guiada é a mais cara das três, e com apenas 12% de utilização da guia, tem um desempenho superior para esta aplicação. O acionamento guiado atinge 54% de utilização da guia e, embora seja cerca de 2,5× o custo do cilindro não-rotativo, proporciona o melhor custo-benefício das três opções.

Acionamentos guiados para todos os cenários

Crescimento no uso de acionamentos guiados pneumáticos e slides reflete a sua utilidade para uma extraordinária gama de tarefas. Estes actuadores estão disponíveis tanto em modelos de prateleira como em modelos especiais ou personalizados e em versões métricas e em polegadas.

Os modelos de prateleira representam metade do mercado e são rentáveis para a maioria das aplicações. A maioria é livre de manutenção e requer pouca ou nenhuma montagem. Muitos estão disponíveis com uma escolha de guias de rolamento liso para alta rigidez ou guias de rolamento de esferas recirculantes para aplicações com cargas de torque. Os modelos de base são extremamente versáteis e ocupam menos espaço para as forças que proporcionam do que as alternativas. Estes acionamentos básicos vêm em muitos tamanhos, com muitas combinações de diâmetro de pistão e comprimento de curso. Comprimentos de curso de até 200 mm são geralmente considerados produtos padrão. Estão disponíveis versões maiores com comprimentos de curso de até 400 mm. Estas versões maiores incluem opções de amortecimento e amortecimento das extremidades, incluindo o amortecimento manual e, em alguns modelos, o amortecimento por ar auto-ajustável.

Há também modelos e variantes especiais para alimentos secos e zonas de salpicos, aplicações em salas limpas e ATEX, e variantes com desenhos resistentes ao calor. Os acionamentos higiênicos para aplicações alimentícias e farmacêuticas oferecem a mesma facilidade de limpeza e resistência à corrosão dos cilindros higiênicos padrão, bem como a lubrificação compatível com NSF-H1. Os acionamentos guiados higiênicos têm um design suave e limpo que não deixam acumular água, sujeira ou poeira.

A série DFM modelo base da Festo é um acionamento guiado pneumático popular.

Muitas das mesmas vantagens dos acionamentos guiados grandes estão disponíveis em acionamentos mini-guiados onde o comprimento curto do curso e a menor força são suficientes e o espaço é de primeira qualidade. Os modelos particularmente compactos oferecem cursos de apenas 5-30 mm.

Duas mini-guias Festo DGSL são montadas em um eixo elétrico na unidade de carregamento lateral de uma máquina de embalagem.

Delizes deslizantes guiados oferecem uma variedade similar com modelos e opções padrão e especiais que podem ser ajustados para a maioria das aplicações. A gama inclui modelos de base com cursos de até 200 mm e múltiplas opções de amortecimento, designs planos e finos e modelos ultra-compactos de até 8 mm de largura com cursos de 1 a 10 mm. Este último é ideal para pequenas aplicações “pick-and-place” e outras aplicações de curso curto. O desenvolvimento de diapositivos guiados cada vez mais compactos reflete a tendência da indústria, especialmente na montagem eletrônica, em direção à miniaturização, que requer mini e micro diapositivos guiados com a mesma precisão, repetibilidade e longa vida útil de atuadores maiores.

Selecionando o Acionamento Direito

Software como a ferramenta de dimensionamento pneumático da Festo (encontrada no catálogo online da empresa sob a aba azul “Engenharia”) auxilia os clientes na seleção e configuração de produtos pneumáticos. Os clientes podem inserir seus parâmetros de aplicação, fatores como a carga a ser movimentada, a distância e a velocidade, e a pressão operacional. Eles recebem recomendações de produtos adequados, assim como uma idéia do tipo de amortecimento que atende às suas necessidades – desde um simples tipo de pára-choque ou amortecedor até um amortecimento de ar ajustável manualmente ou auto-ajustável. Essa ferramenta de dimensionamento também aborda o uso de guias de rolamentos, fornecendo uma indicação de se os estilos de rolamentos lisos ou de esferas seriam mais adequados às suas necessidades operacionais.

e para acionamentos guiados pneumáticos e deslizamentos está crescendo constantemente, refletindo a expansão da automação e melhorias no projeto do atuador. Estes atuadores são uma excelente escolha onde quer que a energia do ar comprimido esteja disponível. São econômicos, fáceis de configurar e instalar, muitas vezes sem manutenção e robustos, garantindo uma longa vida útil. São versáteis e disponíveis em uma enorme variedade de tamanhos de pistão e comprimentos de curso, com modelos de base para atender a maioria das aplicações e variantes especiais para muitas outras. A sua capacidade de orientação já está concebida e incorporada, pelo que é mínima se for necessária alguma montagem. Não é exagero que exista um acionamento guiado ou deslizante para a maioria das aplicações que requerem estabilidade e/ou precisão repetível.

Darren O’Driscoll, Michael Guelker e Julian Beckler são gerentes de produto, e Thomas Martin é responsável pelo gerenciamento de produto (atuadores de haste de pistão), na Festo AG & Co.