A fonte da potência de precisão — O papel central dos fusos de esferas em robôs de braço

Braços robóticos estão desempenhando um papel cada vez mais importante na automação industrial, na cirurgia médica e até mesmo na exploração espacial. Eles podem executar tarefas complexas como soldagem, pintura, manuseio, montagem de precisão e até mesmo cirurgias minimamente invasivas. Enquanto nos maravilhamos com a precisão, a alta velocidade e a capacidade de suportar cargas pesadas dos braços robóticos, um componente-chave desempenha um papel crucial: o fuso de esferas. Ele converte movimento rotativo em movimento linear preciso.

Um parafuso de esferas é um elemento de transmissão mecânica composto principalmente de um parafuso de avanço, porca, esferas e um inversor.

Parafuso de avanço: Eixo com ranhura helicoidal precisa.

Porca: Um componente com ranhuras helicoidais correspondentes em seu interior que se encaixam no parafuso de avanço.

Esferas: Interpostas entre as ranhuras helicoidais do fuso e da porca, atuam como intermediárias.

Como funciona: Quando um servomotor aciona o fuso de avanço, as esferas circulam dentro das ranhuras, empurrando a porca para um movimento linear preciso ao longo do eixo do fuso de avanço. Esse "atrito de rolamento" é a fonte do seu alto desempenho.

Os parafusos de esferas oferecem vantagens insubstituíveis no projeto de juntas de robôs (especialmente juntas lineares) e efetores finais:

1. Alta precisão e exatidão de posicionamento

Os fusos de esferas são fabricados com tecnologia extremamente precisa, resultando em erros de avanço extremamente baixos. Isso significa que uma rotação específica do motor produz um deslocamento linear extremamente preciso da porca. Isso é crucial para robôs que precisam atingir repetidamente a mesma posição para tarefas como coleta de cavacos e distribuição de precisão.

2. Alta Eficiência

Devido ao seu design de fricção de rolamento, os parafusos de esferas podem atingir eficiências de transmissão superiores a 90%.

Mais eficiência energética: menos energia é desperdiçada na forma de calor durante a transmissão.

Controle mais fácil: alta eficiência significa menor folga e melhor reversibilidade, resultando em resposta mais rápida do sistema e controle mais preciso.

3. Alta rigidez e capacidade de carga

O ponto de contato entre a esfera e a ranhura permite que elas suportem cargas axiais significativas. Isso permite que braços robóticos com fusos de esferas levantem peças mais pesadas ou mantenham extrema estabilidade durante tarefas como fresamento e retificação, resistindo às forças de reação da usinagem e prevenindo vibração e deflexão.

4. Longa vida útil e alta confiabilidade

O atrito de rolamento causa muito menos desgaste do que o atrito de deslizamento. Com seleção, lubrificação e manutenção adequadas, os fusos de esferas oferecem uma vida útil excepcionalmente longa, garantindo que os robôs industriais atendam às exigentes demandas da produção contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana, reduzindo os custos de manutenção e o tempo de inatividade.

Parafusos de esferas já são amplamente utilizados em robôs de braço, como:

Atuação articulada de robôs industriais, efetores finais para preensão de alta aderência e robôs SCARA para elevação do eixo Z, amplamente utilizados em montagem e manuseio.

Apesar de suas vantagens significativas, as aplicações de fusos de esferas também enfrentam certos desafios:

Custo: Os custos de fabricação são mais altos do que os dos parafusos deslizantes comuns.

Ruído: Algum ruído ainda é gerado mesmo em altas velocidades.

Manutenção: É necessária lubrificação regular e eles são sensíveis à poeira e detritos, normalmente exigindo capas protetoras.

À medida que a robótica avança em direção a velocidades mais altas, maior precisão e maior inteligência, a tecnologia de parafusos de esferas continuará a inovar.