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ENG-003316 - MECANISMOS

CAMES

Um mecanismo do tipo came, ou came-seguidor, consiste de dois compo-

nentes:

Came: uma pea com perfil curvo, cuja movimentao transmite

movimento a um seguidor, atravs de contato direto ou de um rolete;

Seguidor: pea de movimento reciprocante ou oscilante, que recebe

o movimento da came.

Existem vrios tipos de came e seguidor, estando os principais representa-

dos abaixo:

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O principal uso da came a transformao de movimento rotativo cont-

nuo em movimento alternativo controlado, segundo algum programa, que

consiste no padro de movimento desejado. Exemplos de programas so:

Parada nica o seguidor deve ficar completamente parado durante

parte do ciclo. Exemplo: em uma mquina que faz uma estampa tr-

mica sobre uma pea, o estampo (que guiado pelo seguidor) deve

permanecer parado em contato com a pea durante um intervalo de

tempo.

Parada dupla o seguidor deve ficar completamente parado durante

dois intervalos distintos de tempo. Exemplo: em uma mquina que

enche caixas de leite, a caixa vazia posta no mecanismo durante

uma das paradas, em seguida posicionada at a outra posio

(outra parada) onde recebe o volume correto de leite, e em seguida

a caixa lacrada e volta linha de montagem.

Avano constante o seguidor deve movimentar-se com uma veloci-

dade constante, para realizar algum trabalho, por exemplo, em um

mecanismo de retorno rpido.

Os programas de cames em geral so projetados com o auxlio de um gr-

fico, onde o perfil radial da came desenvolvido em um diagrama de des-

locamento, conforme figura abaixo:


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Caso a came venha a ser utilizada para aplicaes de baixa potncia e

baixa velocidade, recomendvel apenas que a tangncia dos diversos

segmentos do diagrama de deslocamentos seja compatibilizada, de modo

a no haver picos de acelerao durante as mudanas de velocidade do

seguidor. Entretanto, caso a came opere em velocidades mais altas, ou-

tros cuidados devem ser tomados. Observe a figura abaixo:

Nesta figura, chamada de diagrama S-V-A-J (deslocamento-velocidade-

acelerao-solavanco), podemos ver algumas diferenas sutis entre dife-

rentes perfis de deslocamento: cicloidal, senoidal modificado, trapezoidal

modificado, e harmnico simples. Repare que, nos grficos de desloca-

mento (primeira linha, s), os segmentos 1, 3, 5 e 7 correspondem s tran-

sies entre as posies de parada inferior (4 e 8), e as posies de para-

da superior (2 e 6). Esses segmentos de transio so aparentemente

iguais: consistem em uma curva com formato de S, e os pontos iniciais e

finais se ajustam aos segmentos horizontais com os quais se comuni-

cam.


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A consequncia disso que, nos grficos de velocidade, uma importante

propriedade obtida: nas transies entre as paradas superior e inferior, a

velocidade do seguidor varia suavemente. Se no fosse assim, e o grfico

de deslocamentos apresentasse ngulos, a velocidade do seguidor partiria

subitamente de zero at determinado valor, provocando um pico de acele-

rao. Como o seguidor possui massa, uma acelerao muito grande sig-

nifica tambm uma fora muito grande, o que poderia provocar desgaste

ou falha dos materiais e componentes. Isso pode ser observado no seg-

mento 7 da figura anterior: no movimento harmnico simples (senoidal), a

acelerao varia subitamente de zero at um determinado valor finito, pro-

vocando um solavanco ou jerk.

O conceito de jerkA palavra jerk, do ingls, significa solavanco, choque, pulso ou impacto, e

se refere taxa de variao da acelerao, ou igualmente taxa de varia-

o de fora. Por exemplo, se for necessrio frear um carro e frearmos su-

bitamente (estilo p no fundo), sofreremos um solavanco para a frente de-

vido rpida variao da fora de inrcia. J se frearmos aos poucos

(mesmo que seja atingida uma desacelerao intensa) o desconforto e o

solavanco ser bem menor. Alguns materiais e em especial a maioria

das estruturas so sensveis velocidade de carregamento e s vibraes

provocadas pelos pulsos de fora, de modo que muito aconselhvel, nos

casos de cames de alta velocidade evitar valores elevados de jerk.


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Vejamos alguns outros exemplos de grficos SVAJ para transies entre

segmentos de parada dupla:

Num primeiro momento (ao contrrio do que indica o desenho), o movi-

mento harmnico (senoidal) a maneira mais simples de obter derivadas

contnuas para a funo deslocamento, j que s ir derivando que a fun-

o continua sempre a mesma. Isso perfeitamente vlido para cames

que no tenham momentos de parada, ou seja, trabalhem em oscilao

pura. Conforme a figura mostra, a acelerao do deslocamento harmnico

simples diferente de zero nos extremos do intervalo, gerando picos de

jerk nesses pontos.

A soluo seguinte, seguindo a lgica de minimizar picos de acelerao,

partir de uma curva de acelerao cujos extremos sejam zero, como o

caso do movimento cicloidal. Nesse caso, a acelerao que apresenta

um perfil senide, e o jerk j no apresenta mais picos infinitos nos extre-

mos do movimento.

Caso seja necessrio ter um jerk contnuo, pode-se usar, para essa fun-

o, uma curva polinomial com quatro razes, conforme mostra o diagrama

mais direita na figura. A sucessiva integrao para obter acelerao, ve-

locidade e deslocamento gera uma curva polinomial do stimo grau.


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