Unidades de localização manual – Precisão em espaços pequenos
A localização de unidades desempenha um papel central na mecânica e é essencial para os designers em muitas aplicações diferentes. Neste artigo, iremos rever como funcionam as unidades de localização, os seus diferentes tipos e as suas aplicações.
O que são unidades de localização manual?
Uma unidade de localização, fase de posicionamento ou mesa é um componente que serve para colocar uma peça de trabalho ou ferramenta numa posição específica. A fase de posicionamento pode ser alinhada horizontal ou verticalmente e é geralmente montada com o seu corpo principal numa placa de base estável. A posição da mesa móvel pode ser alterada rodando uma manivela ou ajustando o parafuso. Em alternativa, a posição pode ser ajustada através de uma haste roscada ou de um comando do fuso.
A principal função das unidades de localização é realizar um movimento preciso de peças de trabalho ou ferramentas numa direção específica ou em torno de um eixo. Aqui, são utilizados vários sistemas de guia, através dos quais o movimento linear é implementado numa direção específica ou movimento rotativo preciso sobre um eixo.
Os sistemas de eixos múltiplos combinam vários tipos de movimento para realizar sequências de movimento mais complexas. Dependendo do design da unidade de localização, a alta precisão, a baixa altura de construção ou os grandes comprimentos de curso podem ser o foco do design.
Tipos de unidades de localização
Existem muitos tipos diferentes de unidades de localização que são adequadas para várias aplicações. Os tipos mais comuns com suas respetivas propriedades estão listados abaixo. As unidades de localização são unidades mecânicas com guias, mecanismos de alimentação e encaixes.
As platinas consistem num corpo de base, que é fixado a uma superfície dentro do sistema mecânico, e uma mesa móvel na qual as peças de trabalho ou ferramentas podem ser fixadas. Através de um mecanismo de ajuste, a mesa móvel é movida contra o corpo da base linear ou rotacionalmente. Combinando fases de posicionamento com diferentes eixos lineares e rotacionais, podem ser realizados processos de posicionamento e ajuste tridimensionais ao longo dos eixos X, Y e Z, bem como movimentos rotacionais com um elevado grau de precisão.
Tabelas lineares
As tabelas lineares representam o tipo de posicionamento mais simples e mais comumente usado. A mesa móvel move-se ao longo de um eixo fixo durante o movimento linear. A posição da mesa é determinada utilizando um parafuso de ajuste.
Mesas rotativas
Com as mesas de rotação, a parte móvel da mesa de posicionamento é rodada contra o corpo da base de modo a permitir uma rotação da peça de trabalho ou ferramenta ligada à mesma. É possível efetuar um ajuste angular até 0,5°.
Mesas de goniómetro
As mesas de goniómetro têm uma superfície de contacto em forma de arco entre o corpo principal e a parte móvel da mesa de posicionamento. Como resultado, a rotação da peça de trabalho montada na plataforma é possibilitada por um eixo que fica acima da unidade de localização. Devido ao deslocamento do eixo rotativo, o raio de movimento da mesa do goniómetro cobre apenas um pequeno intervalo de ângulo, mas podem ser realizados processos de ajuste muito precisos até diferenças angulares de 0,1° como resultado.
Como é definida e fixa a posição das unidades de localização?
Ao selecionar o sistema de gestão adequado, os requisitos resultantes da aplicação planeada devem ser considerados em detalhe. Além da capacidade de carga-transporte e tolerâncias quanto à retidão, inclinação e paralelismo, as características dos sistemas de guia, posição e fixação devem ser submetidas a um teste mais preciso.
Sistemas guia
Dependendo dos requisitos para um funcionamento suave, precisão, capacidade de carga e velocidade ao orientar as mesas móveis, podem ser utilizados diferentes perfis de guia linear. Os perfis de guia linear mais comuns incluem guias de cauda de andorinha, guias de roletes cruzados e guias de esferas.
| Guia de cauda de andorinha | Guias de rolos cruzados | Guias de esferas | |
|---|---|---|---|
| Estrutura | Uma ranhura de perfil trapezoidal deslizante ou perfil facilita a guia. | Os rolos cilíndricos fechados são posicionados alternadamente na transversal e ficam entre duas guias de ranhura. O movimento do rolo tem um efeito nas boas qualidades de guia. | As esferas de aço funcionam em ranhuras arqueadas góticas, que são incorporadas nos perfis da mesa. O movimento do rolo tem um efeito nas boas qualidades de guia. |
| Retilinearidade | Padrão: 50 μ Alta precisão: 30 μ |
Padrão: 50 μ Alta precisão: 3 μ |
Alta precisão: 1 μ Caixas de velocidades do motor |
Mecanismos de controlo
Existem vários mecanismos de controlo disponíveis para ajustar a posição para os respetivos tipos de sistemas de guia em fases. A seleção do mecanismo de controlo tem um efeito direto na precisão e na distância de deslocação, que pode ser conseguida rodando o parafuso de ajuste.
| com unidade de pinhão | Parafuso de ajuste | Parafuso de ajuste | Parafuso micrométrico | Parafuso micrométrico (ajuste bruto/fino) | Parafuso micrométrico digital | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mecanismo guia | Guia de cauda de andorinha | Guia de cauda de andorinha | Guia de esfera linear/rolo cruzado | Guia de esfera linear/rolo cruzado | Guia de esfera linear/rolo cruzado | Guia de esfera linear/rolo cruzado |
| Viagem por revolução | 17 - 20 mm | 0.5 - 10 mm | 0.5 - 1 mm | 0.5 mm | 0.025 - 0.5 mm | 0.5 mm |
| Adequado para alimentação rápida | ✓ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| Adequado para alimentação fina | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Adequado para posicionamento preciso | ❌ | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Características especiais | Passo do parafuso livremente selecionável | Menos dispendioso do que o parafuso do micrométrico | Posicionamento de precisão em incrementos de 0.01 mm | Posicionamento de precisão em incrementos de 0.5 μ Permite uma alimentação mais fina do que os parafusos de micrométricos convencionais |
Posicionamento de precisão em incrementos de 0.1 μ Com visor digital Permite uma alimentação mais fina do que os parafusos de micrométricos convencionais |
Mecanismos de deteção
As unidades de localização são fixadas através de parafusos, bloqueios ou grampos de alavanca. Embora os parafusos e os bloqueios impeçam o movimento da mesa através de uma ligação entre o corpo principal e a mesa móvel, os grampos da alavanca fixam o próprio mecanismo de controlo.
| Dispositivo de fixação padrão | Bloqueio de escrita | Grampo oposto | Grampo ranhurado | Grampo de elevação | |
|---|---|---|---|---|---|
| Propriedades | A placa de fixação é pressionada lateralmente contra a mesa por um parafuso de fixação. Esta é a solução padrão económica. | A mesa torna-se imóvel ao bloquear um disco. A superfície da mesa permanece sem tensão. As alterações de posição são evitadas. | No lado oposto do parafuso micrométrico, o transportador é fixado com um parafuso. Para maior resistência à vibração e ainda mais potência de fixação, o parafuso é fixado com uma porca. | O eixo da pega de ajuste é fixado diretamente. Comparativamente ao design convencional, esta solução atinge uma maior força de retenção. | O efeito final de fixação do parafuso de fixação é conseguido através de uma alavanca de fácil utilização. |
Localizar aplicações da unidade
As aplicações das unidades de localização são diversas e existem sempre que peças ou ferramentas de trabalho têm de ser alinhadas com precisão. Alguns exemplos da utilização de unidades de localização são:
- Posicionamento dos sensores para detetar erros durante a rotulagem
- Posicionamento de instrumentos para teste de vazamento em frascos ou outros recipientes
- Posicionamento dos sensores de temperatura
- Posicionamento de rolos para aplicação de adesivo numa peça de trabalho
Fatores na seleção e integração de unidades de localização
Alguns fatores devem ser considerados ao selecionar e integrar unidades de localização. Estes incluem:
- Precisão: A precisão de uma unidade de localização é um fator decisivo na seleção. Dependendo da aplicação, as unidades de localização podem ser posicionadas com baixa, média e alta precisão.
- Viagem: A distância de deslocação de uma unidade de localização descreve a amplitude de movimentos que pode ser coberta pela unidade de posicionamento.
- Capacidade de transporte de carga: A capacidade de transporte de carga indica quanta carga (medida em Newtons) a unidade de localização pode transportar. Dependendo da aplicação, também podem ser utilizadas unidades de localização com elevada rigidez, que são particularmente adequadas para cargas cujo centro de gravidade não esteja no meio da mesa.
- Compatibilidade: A compatibilidade de uma unidade de localização com outros componentes é um factor importante. Ao fazê-lo, deve prestar-se atenção aos padrões de perfuração, tamanho, peso e materiais utilizados.
- Ambiente: O ambiente de aplicação determina, por exemplo, os requisitos em relação ao tipo de proteção ou à resistência à temperatura que são colocados na unidade de localização.
