Duas correntes porta-cabos num eixo: disposição, equilíbrio e repartição

Quando duas correntes são melhores do que uma

Uma corrente é mais simples, mais barata e mais fácil de alinhar. Duas correntes num eixo só se justificam quando uma de quatro condições se verifica.

• O feixe é demasiado pesado ou largo. Acima de cerca de 60 mm de altura interior e 300 mm de largura, uma corrente torna-se um problema de manuseamento, e dividir o feixe em duas correntes de metade do peso costuma sair mais barato do que uma corrente sobredimensionada.
• As duas extremidades de um pórtico largo movem-se independentemente. Num pórtico de viga dupla com dois acionamentos sincronizados mas separados, cada viga precisa da sua corrente, porque uma corrente a cobrir ambas seria carregada por qualquer desalinhamento.
• Potência e sinal têm de ser separados. Em plasma, laser ou indução de alta potência, a separação física entre cabos de acionamento e de encoder é exigência, não preferência. Duas correntes dão a separação mais limpa possível.
• É exigida redundância. Onde a falha de uma corrente para uma linha de produção, uma disposição dupla permite substituir uma enquanto a outra mantém os serviços essenciais.

Se nenhuma se aplicar, uma corrente com cavidade maior e melhores divisórias é a melhor resposta de engenharia. Duas correntes duplicam o número de peças, o trabalho de alinhamento e o tempo de inspeção.

As três disposições

A paralela é de longe a mais comum e a mais fácil de manter. A aninhada fica elegante no catálogo e é implacável em serviço: quando a exterior falha, normalmente leva a interior, e a interior não sai sem desmontar a exterior.

Dimensionar cada corrente em separado

O erro mais comum com duas correntes é dimensionar ambas pelo feixe total e dividir o resultado por dois. Cada corrente dimensiona-se pelos cabos que realmente transporta.

• Reparta primeiro os cabos em dois grupos e dimensione cada corrente para o seu grupo: peso por metro, maior diâmetro, raio de curvatura mais apertado.
• Não assuma que as duas correntes são iguais. Uma corrente de potência com quatro cabos de 25 mm² e uma de sinal com vinte pares de encoder acabam com cavidades completamente diferentes.
• Se ambas tiverem de ser da mesma série por estética ou peças, dimensione as duas pelo serviço mais exigente, não pela média.
• Mantenha raios de curvatura idênticos mesmo com cavidades diferentes; raios iguais mantêm os dois laços à mesma altura e simplificam a calha.

Equilíbrio de cargas no carro

Duas correntes puxam o carro móvel em dois pontos e, sem equilíbrio, o carro guina. Numa máquina de precisão isso aparece como erro de posicionamento na ferramenta, não como dano visível.

• Coloque os dois suportes simetricamente em relação ao centro de massa do carro, não ao seu centro geométrico.
• Calcule o esforço de tração de cada corrente na aceleração máxima, incluindo o peso do feixe, e compare. Uma diferença superior a cerca de 15 % corrige-se redistribuindo cabos.
• Num pórtico de acionamento único, deixe a corrente mais pesada do lado mais próximo do acionamento; a estrutura é mais rígida e a guinada menor.
• Verifique a guinada com comparador no porta-ferramentas, com o eixo na aceleração de produção e não em velocidade lenta.

Sincronização e movimento diferencial

Duas correntes no mesmo eixo não percorrem automaticamente a mesma distância. Contam três fontes de diferença.

• Erro de posição do suporte. Se um suporte está 2 mm mais avançado no eixo, essa corrente percorre 2 mm a mais em cada extremidade do curso e o seu laço é 2 mm mais longo.
• Tolerância de comprimento. As correntes moldadas são fornecidas em comprimento nominal com tolerância; duas correntes encomendadas separadamente podem diferir vários milímetros. Encomende um par emparelhado em aplicações sensíveis.
• Desalinhamento num pórtico de dois acionamentos. Se as vigas podem desalinhar, as correntes têm de absorver esse movimento sem serem puxadas lateralmente. É o principal argumento para calhas separadas.

Calhas: comuns ou separadas

Uma calha comum é mais barata e fica arrumada. Uma separada perdoa mais. A decisão assenta em três perguntas.

Em calha comum, coloque uma divisória central entre as correntes para não se tocarem. Duas correntes a roçar uma na outra em cada inversão gastam um flanco em meses.

Repartir os cabos: potência numa, sinal na outra

A repartição limpa faz-se por função, não por comodidade.

• Corrente A: potência de fuso ou plasma, potência de servo, linhas hidráulicas e pneumáticas, cabos de travão de alta corrente.
• Corrente B: cabos de encoder e resolver, sensores analógicos, buses de comunicação, linhas de termopar de baixo nível.
• Nunca divida uma mesma função pelas duas correntes. Cabo de motor numa e o seu encoder na outra é um erro clássico: duplica a área do laço e transforma o cabo do encoder em antena do ruído do acionamento.
• Deixe pelo menos 200 mm entre as duas correntes onde correm paralelas, ou use uma divisória metálica, se o acionamento for servo ou inversor de plasma.

Em plasma ou laser a separação importa ainda mais, porque o ruído de ignição é de banda larga e o sinal de controlo de altura é de baixo nível. Correntes fisicamente separadas são aí a única resposta fiável.

Tolerâncias de montagem entre correntes

• Ajuste as duas calhas paralelas ao eixo com 0,5 mm em todo o curso.
• Coloque os dois suportes móveis na mesma posição axial com 1 mm, medida a partir de um datum comum e não da face maquinada do outro.
• Nivele a altura dos dois suportes com 1 mm; uma diferença de altura inclina uma corrente e carrega um flanco.
• Verifique os dois laços nas duas extremidades do curso. Uma estrutura direita a meio curso pode não o ser nas pontas.

Manutenção: desgastam-se de forma diferente

Duas correntes na mesma máquina nunca se desgastam ao mesmo ritmo, e a diferença é diagnóstica.

• A corrente com mais peso desgasta-se mais depressa. Se a diferença for grande, redistribua cabos em vez de a aceitar.
• A corrente mais próxima do acionamento desgasta-se mais depressa num pórtico de acionamento único, porque a estrutura move-se menos e a corrente absorve mais o choque de inversão.
• A corrente inferior numa disposição empilhada recolhe fluido da superior; verifique os grampos e entradas de cabo quanto a corrosão.
• Inspecione ambas no mesmo intervalo mas registe em separado, para que a tendência de cada uma fique visível.

Lista de verificação para uma disposição dupla

1. Razão para as duas correntes: peso, independência, separação ou redundância.
2. Disposição: paralela, aninhada, oposta ou empilhada.
3. Repartição dos cabos por função, com o peso por metro de cada grupo.
4. Tamanho de corrente e raio de curvatura de cada grupo, em separado.
5. Posição dos suportes em relação ao centro de massa do carro.
6. Disposição das calhas e se as vigas podem desalinhar.
7. Acesso de inspeção às duas correntes, incluindo a interior numa disposição aninhada.

Responda a estes sete pontos antes de desenhar a calha, e a disposição dupla comporta-se como dois eixos simples bem-comportados em vez de um eixo com um problema de alinhamento permanente.