Quase todas as aplicações mecânicas que encontramos envolvem peças e componentes móveis que possuem certo nível de requisitos de precisão e exatidão para garantir o funcionamento adequado. Isso é especialmente verdadeiro quando se trata de equipamentos e máquinas que envolvem atuadores lineares elétricos. Fatores como folga, tolerância de fabricação, alinhamento de montagem e a dinâmica da aplicação podem afetar significativamente a precisão e a exatidão de sistemas de movimento linear que utilizam atuadores lineares elétricos. Neste artigo, abordaremos os aspectos cruciais de precisão e exatidão que precisam ser considerados ao integrar atuadores lineares elétricos em qualquer aplicação.
O que são a precisão e a exatidão do atuador?
Para atuadores lineares elétricos, a capacidade de alcançar a posição-alvo o mais próximo possível é considerada exatidão, enquanto precisão representa a capacidade de reproduzir os mesmos resultados, sempre, em relação uns aos outros. A exatidão é usada para medir o erro entre a posição-alvo e a posição atingida. A precisão serve para medir a faixa de erro entre o quão distantes todas as posições alcançadas anteriormente ficaram umas das outras.
Um alvo de tiro com arco pode ser usado como analogia para descrever a diferença entre precisão e exatidão para atuadores, em que a posição-alvo do atuador é representada pelo centro do alvo (bullseye). Alta exatidão e baixa precisão podem ser observadas quando um atuador consegue chegar bem perto da posição-alvo; no entanto, pode não cair exatamente no mesmo ponto todas as vezes.
Baixa exatidão e alta precisão podem ser observadas quando o atuador não chega à posição-alvo, mas consegue viajar consistentemente para a mesma posição em que estava anteriormente, repetidas vezes.
Em um mundo ideal, a combinação de alta precisão e exatidão resulta em um atuador que se desloca até a posição-alvo e consegue alcançar consistentemente o mesmo ponto, repetidas vezes.
Tolerância de fabricação em peças e atuadores
A tolerância de fabricação de um atuador é um dos fatores que podem afetar a precisão e a exatidão após a instalação. Durante o processo de fabricação de qualquer produto, a maioria dos itens produzidos em massa terá alguma limitação física quanto ao quão fielmente o fabricante consegue replicar as especificações listadas. A maioria de nossos atuadores de uso geral possui tolerância de fabricação de +/- 3 mm; no entanto, é importante entrar em contato conosco ou com o fabricante de qualquer item que você adquirir se sua aplicação for sensível à precisão e à exatidão.
Também é fundamental ter em mente que a precisão e a exatidão de um atuador linear, uma vez totalmente instalado, podem ser afetadas por diversas circunstâncias externas à própria unidade. Outros componentes usados no sistema também podem apresentar alguma tolerância de fabricação, o que pode introduzir outra fonte de erro quando instalados com um atuador, como:
- Polias
- Suportes de montagem
- Hastes
- Buchas
- Válvulas
- Materiais de estrutura
- Rolamentos
Folga no uso de atuadores lineares
A folga, também conhecida como lash, play ou slop, é a perda de movimento ou a folga mecânica em um mecanismo devido aos espaços entre cada uma das peças, como se observa na distância entre os dentes de engrenagens acopladas. Ao tentarmos inverter o sentido de rotação das engrenagens, vemos que a folga é absorvida antes que as engrenagens comecem a reverter a direção. Esse fenômeno nas engrenagens internas é uma das razões pelas quais a folga em atuadores é bastante comum e pode variar em magnitude conforme o modelo do seu atuador.
Estruturas, suportes de montagem e outros acessórios acopláveis também podem ser projetados com alguma folga para permitir pontos de pivotamento e o funcionamento adequado. Essa pequena folga pode somar-se à folga do atuador já existente e reduzir ainda mais a precisão e a exatidão gerais.
Erros de posicionamento também podem ocorrer por fontes não mecânicas, como o feedback do potenciômetro, sensores Hall e controladores de motor usados para controlar e ler, via programação, as posições de um atuador. Tempo morto e outros atrasos de temporização que possam ocorrer no sistema de controle também devem ser considerados em aplicações que exigem alta precisão e exatidão.
Para compensar o desgaste natural, realizar inspeções regulares como parte da manutenção geral do sistema e fazer os ajustes necessários de calibração pode ajudar a aumentar a precisão e a exatidão no longo prazo. Mesmo que o pior cenário raramente ocorra, com todas as tolerâncias no máximo, é fundamental considerar todas as tolerâncias potenciais para uma compreensão completa do sistema e uma avaliação de possíveis falhas.
Qual é a importância da precisão e da exatidão?
A importância da precisão e da exatidão pode variar conforme o caso de uso dos atuadores lineares elétricos. Certas aplicações podem considerar precisão e exatidão igualmente importantes, enquanto outras podem atribuir maior importância relativa a uma delas. Embora seja possível usar componentes com alta precisão e exatidão, fazê-lo quando não é necessário aumentará os custos gerais e a complexidade do sistema sem benefícios significativos. A seguir estão alguns exemplos que mostram como a importância de precisão e exatidão pode variar:
- Móveis automatizados – Trancar e destrancar as portas de grandes armários de madeira deslizando um trinco com atuadores não exigirá muita precisão ou exatidão em mecanismos de trava que têm bastante margem de folga.
- Automação residencial – Janelas de vidro automatizadas com atuadores podem não exigir muita exatidão, já que o usuário pode simplesmente ajustar sua posição inicial durante a instalação, mas exigirão precisão para que alcancem a mesma posição a cada vez.
- Indústria de alimentos – Atuadores usados em dispensadores de coberturas de pizza não precisam de precisão para ir exatamente ao mesmo ponto sempre, mas exigirão exatidão para que as coberturas caiam com sucesso na área pretendida da pizza.
- Aplicações médicas – A cirurgia assistida por robôs e dispensadores de fluidos para fabricação de medicamentos utilizam modelos como nossos PA-12-R e Atuadores de microprecisão PA-12-T, pois altos níveis de precisão e exatidão são fundamentais.
Atuadores usados para tarefas básicas tendem a não exigir altos níveis de precisão e exatidão para operar dentro dos seus requisitos e podem ser melhor atendidos por atuadores de modelo padrão, pela simplicidade e relação custo-benefício. A maioria das aplicações gerais pode exigir precisão, mas não exatidão, ou vice-versa, dependendo do caso de uso exato. Em aplicações mais especializadas, tanto a precisão quanto a exatidão podem tornar-se críticas para o funcionamento adequado. Como resultado, é essencial compreender totalmente os requisitos da sua aplicação, bem como quaisquer efeitos potenciais que a instalação, a orientação e as tolerâncias possam ter sobre a precisão e a exatidão do sistema.
EM RESUMO
Atuadores lineares elétricos podem apresentar diferentes níveis de precisão e exatidão; no entanto, também é importante considerar outras fontes de erro que fazem parte do seu sistema como um todo. Ao verificar completamente os requisitos de precisão e exatidão da sua aplicação, você poderá escolher os componentes e as técnicas de integração adequados e, depois, projetar levando em conta suas limitações.
Esperamos que este artigo tenha sido informativo, especialmente se você queria entender como precisão e exatidão influenciam o uso de atuadores lineares. Se tiver qualquer dúvida ou desejar conversar mais sobre nossos produtos, não hesite em falar conosco! Somos especialistas no que fazemos e teremos prazer em ajudar no que for preciso.
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