IV.1 Sistemas de tracção
Os sistemas de tracção estão associados a elementos que induzem movimento através da transmissão de potência de uns para outros. A fonte de energia pode ser
diversificada (eléctrica, química, mecânica, etc.) sendo sempre convertida em energia mecânica. O movimento associado a estes elementos pode ser translaccional (rectilíneo) ou rotacional, permitindo quatro cenários possíveis de transmissão de movimento entre elementos: a) translaccional / rotacional; b) translaccional / translaccional (com apoio de um terceiro
elemento); c) rotacional / translaccional; d) rotacional – rotacional. O movimento associado às unidades de contacto é translaccional rectilíneo (sistema cartesiano), daí serem mais relevantes elementos que providenciem movimento rotacional / translaccional e translaccional / translaccional, apesar de se poder conceber mecanismos com mais de dois elementos e, consequentemente, uma sequência de transmissão mais complexa que as opções apresentadas. Os elementos e órgãos mecânicos existentes associados à transmissão de movimento são
engrenagens, rodas de atrito, fusos, correntes e correias.
Nos sistemas de tracção, o controlo do movimento é feito por um outro sistema que aplique força (tracção) num dos elementos do
sistema de tracção. Essa força é aplicada por mecanismos que transformam uma forma de energia em energia mecânica. Tipicamente são utilizados motores ou é aplicada força muscular por parte do utilizador. Para este último caso, usam-se manípulos e manivelas. Os elementos e órgãos mecânicos existentes associados à transmissão de movimento são engrenagens, rodas de atrito, fusos, correntes e correias.
Os conceitos mais adequados para os sistemas de tracção da unidade de contacto são os que transformam movimento rotacional ou translaccional em movimento translaccional, visto a concepção do instrumento basear-se num sistema cartesiano de coordenadas.
IV.2 Sistemas de guiamento
Os sistemas de guiamento direccionam elementos mecânicos, condicionando a sua liberdade de movimento às direcções ou trajectórias pretendidas. Ou seja, são concebidos de forma a reduzir o número de graus de liberdade de um elemento, através da aplicação de restrições de movimento. Estes sistemas têm elementos que, pela sua forma geométrica e pelas propriedades dos materiais que os constituem, criam resistência ao movimento muito elevada nas direcções não pretendidas e
Figura IV.1- Transmissão de movimento
Figura IV.2 – Mecanismos de tracção
diminuem ao máximo (coeficiente de atrito menor possível) a resistência nas direcções em que se pretende que os elementos ou sistemas mecânicos se desloquem. A redução desta resistência está associada a características tribológicas, controladas pelas propriedades lubrificantes dos materiais que constituem a superfície dos elementos de guiamento ou pela adição de lubrificantes entre os diferentes elementos de guiamento.
De certa forma, a estrutura unitária de um sistema de guiamento pode ser definida por um elemento externo que contém, parcial ou totalmente, um elemento interno. Uma configuração típica é o sistema veio – furo, no qual uma peça com um furo incorpora
dentro deste um elemento alongado que se desloca ao longo desta. Numa perspectiva paralela, também é comum que um dos elementos sirva de suporte (componente estática) ao outro elemento que se desloca axial, radial ou translaccionalmente (componente dinâmica). Os elementos externos são tipicamente apoios ou chumaceiras. Estes contactam os elementos internos através de elementos de: (a) rolamento (esferas, rolos, agulhas, rodas), baseado em princípios de atrito por rolamento; (b) deslizamento (casquilhos), baseado em princípios de atrito por escorregamento. As opções geométricas existentes para as diferentes chumaceiras são variadas como, por exemplo, a configuração de guia cilíndrica (aberto ou fechado), guia trapezoidal, guia triangular ou guia paralela.
IV.3 Sistema de travagem
O sistema de travagem, quando accionado, tem como objectivo imobilizar a componente dinâmica do sistema de guiamento, assegurando a manutenção da sua posição estática. Se esta componente estiver em movimento, a imobilização inclui a
redução da sua velocidade até 0 m.s-1.
A imobilização implica a criação de resistência ao movimento nas direcções em que este é permitido pelo sistema de guiamento. Essa resistência é gerada: (a) pela colocação de um elemento que bloqueie a passagem da componente dinâmica do sistema de guiamento elemento dinâmico; ou (b) por
um mecanismo que estabeleça o contacto entre as componentes estática e dinâmica do sistema de guiamento gerando uma fonte de atrito. Durante este processo, a energia mecânica do contacto é tipicamente transformada em energia térmica.
Associado ao sistema de travagem, há também o controlo do seu accionamento, manual ou automático, através da aplicação de força sobre o elemento do sistema de travagem que induz a
Figura IV.3 – Mecanismos de guiamento
Figura IV.4 - Mecanismos de travagem
imobilização do elemento dinâmico do sistema de guiamento. Essa força pode ser muscular (pelo utilizador), mecânica, hidráulica, eléctrica, etc.
IV.4 Sistema de medição
A determinação das coordenadas de cada ponto marcado implica a medição da sua posição relativamente a um referencial. Quando é utilizado um referencial cartesiano, o ponto marcado pode ser definido por um sistema de medição que determine, relativamente a cada um dos três eixos (X, Y e Z), a distância compreendida entre a origem do referencial e a projecção desse ponto em cada um dos três eixos, correspondendo cada distância à coordenada do ponto no respectivo eixo.
Um sistema de medição tem como objectivo a quantificação de uma grandeza física, por comparação com uma referência predefinida . Neste caso, a grandeza física é o comprimento. Este é definido pela distância entre a posição de um elemento genérico em relativamente a um ponto de referência ou pelo valor do deslocamento desse elemento ao longo de uma escala de referência. O sistema de medição tem de ter para cada coordenada: um padrão de referência, com um conjunto de valores bem definidos (como uma escala graduada) associado à mesuranda (grandeza física a medir ; a definição do(s) ponto(s) de referência do(s) qual(is) se pretende avaliar a sua posição e, caso haja, a respectiva variação; a exposição e registo dessa quantificação. Estas características podem ser incluídas numa única componente, mas todas têm de estar presentes.
A componente principal a seleccionar é o padrão de referência. Associado à grandeza comprimento existem dois grandes grupos de instrumentos. Os primeiros são instrumentos mais clássicos, tipicamente mecânicos e de contacto. Os mais comuns são a régua graduada, a craveira com nónio e o micrómetro, com precisões até 0,5 mm, 0,1 mm a 0,02mm e 0,01 mm, respectivamente . Existem ainda os blocos padrão, com uma precisão de fabrico até 0,001 mm e capacidade de representação de diferentes comprimentos . Os segundos são instrumentos que utilizam técnicas ópticas, acústicas ou electromecânicas como a interferometria e a difracção, o tempo de voo acústico ou os LVDTs . Têm capacidade para apresentar uma precisão maior que o grupo anterior, mas a sua utilização é mais complexa e exigente em termos de condições ambiente, cálculos e componentes dos instrumentos.