Melhorando a Segurança dos Sistemas de Controle de Máquinas com Chave Fim de Curso

Imagine um produto sendo levado por uma correia transportadora e que, por alguma razão, sai fora do curso normal. Sem uma chave fim de curso na borda da correia para parar o processo, tanto o produto quanto o equipamento poderiam ser danificados ou isso poderia levar a uma situação envolvendo a segurança para o operador e as instalações. Esse é o risco para sistemas de controle de máquinas com partes móveis. Vamos discutir diferentes tipos de chaves fim de curso e como podem se tornar componentes críticos que atendem a diversas finalidades, incluindo segurança e aspectos mecânicos.

A necessidade da aplicação de chaves fim de curso foi identificada há 100 anos. A primeira "chave de corte para transformador" foi patenteada em 1906 e, em sua essência, era a mesma coisa das chaves fim de curso em uso até hoje. Há uma grande variedade de usos de chaves fim de curso. Chaves fim de curso podem ser encontradas em ferramentas elétricas e produtos de consumo. Uma serra de corrente tem uma chave fim de curso que impede a lâmina de continuar seu movimento assim que o operador deixar de manter o botão de ligar apertado. De modo similar, o portão eletrônico de uma garagem tem uma chave fim de curso que para o motor toda vez que o portão chega ao curso final, quer fechado ou aberto.

Os componentes de chaves fim de cursos variam, primariamente, em função de seis especificações:

Todas as chaves fim de cursos mecânicas são equipadas com algum tipo de mecanismo físico que responde ao movimento, a fim de cortar a eletricidade e parar a máquina. O tipo mais simples é o atuador de pistão. Assim que o pistão é pressionado a determinada distância, o contato elétrico é desativado (ao contrário, o movimento do pistão também pode ser usado para fazer um contato elétrico, a fim de ativar determinada ação de segurança). Diversos tipos de movimento podem ser detectados para fins de segurança, de modo que há uma variedade de tipos de atuador, todos diferentes do tipo com pistão. Por exemplo, atuador rotativo, articulado, de rolete e de alavanca. Outros mecanismos utilizados em atuadores aplicam-se a todo tipo de movimento e é importante combinar o tipo de movimento com o tipo de atuador. É necessário ter total conhecimento de todos os possíveis movimentos da máquina para escolher o tipo mais indicado de atuador.

Normalmente, o tamanho de uma chave fim de curso depende da aplicação, principalmente no que diz respeito ao espaço disponível, do tamanho da máquina e da distância a ser percorrida pelo atuador. No caso de maquinário complexo, o espaço disponível para a instalação de um atuador pode ser pequeno. As aplicações podem incluir montagens eletrônicas, impressão, válvulas industriais e processamento químico. Em casos assim, podem ser utilizados miniatuadores. Grandes chaves fim de cursos de fator de forma podem ser usadas em aplicações com máquinas de grandes portes, tais como em mineração, agricultura, energia, construção e transporte. Geralmente, chaves fim de cursos grandes são necessárias quando é preciso ter robustez mecânica, em resposta ao movimento de partes mais e mais pesadas. Outro item importante é a distância a ser percorrida pelo atuador, que depende do âmbito espacial do movimento que está sendo detectado ou da variabilidade em termos de tamanho da peça. A precisão da integração da chave fim de curso com o sistema de controle da máquina é outro fator a ser considerado ao definir as especificações da distância a ser percorrida.

Um item de séria consideração em projetos de chaves fim de cursos é o ambiente no qual elas operam. Se houver um nível considerável de contaminação (sujeira, areia, particulados, etc.), então, é preciso colocar um selo estanque em torno da chave. Outras considerações ambientais incluem a variação da temperatura operacional, variação da temperatura de armazenagem, umidade, choques e vibrações. Uma fábrica de alta tecnologia possui diferentes requisitos para esses fatores quando comparados, por exemplo, com uma plataforma de petróleo. Normalmente, existem diferentes famílias de chaves fim de cursos, projetadas para atender diferentes conjuntos de aplicações ambientais, com características que mitigam os desafios de aplicações específicas, tais como um projeto mais robusto, materiais de resistências mais alta, acabamentos de superfície especiais, em ambientes corrosivos, ou montagem reforçada.

Normalmente, as especificações do material para a fabricação de chaves fim de cursos são influenciadas pela aplicação, por exemplo, resistência à corrosão e variação da temperatura operacional. Para determinar o modelo correto de chave fim de curso, é preciso levar em conta os materiais de três componentes: o contato de metal dentro da chave, as partes móveis dos mecanismos e a carcaça e o invólucro.

Os materiais mais comumente usados nos contatos de metais dentro de uma chave fim de curso são:

Para as partes móveis de mecanismos de atuação, a liga cobre-berílio é comumente usada em virtude de sua condutividade e comportamento tensão-deformação. Também é usado aço quando é importante ter resistência à corrosão. As carcaças e os invólucros para chaves fim de cursos podem ser de plástico ou metal, dependente dos requisitos externos mecânicos e ambientais da aplicação.

Chaves fim de cursos são componentes eletromecânicos e, portanto, é necessário definir especificações elétricas. A principal especificação é o limite de corrente que depende dos materiais e das dimensões dos contatos energizados. Esse limite define como a chave fim de curso deverá ser implementada no sistema elétrico da máquina.

Há muitos tipos de atuadores e, praticamente, uma variedade ilimitada de configurações de receptáculos e montagem para chaves fim de cursos. Podem ser montadas na superfície (por exemplo, descarga na superfície da máquina) ou na lateral, dependendo da geometria do sistema. O atuador também pode ser vertical ou horizontal no que diz respeito à montagem. Os furos de montagem para aplicação de parafusos devem ser compatíveis com a máquina à qual o atuador está sendo fixado. O receptáculo que abriga a chave fim de curso pode ser aberto, para que o usuário possa passar a fiação, ou pode vir com a fiação já passada e preenchida com epóxi para garantir a estabilidade da fiação.

As chaves fim de cursos básicas, tipo mecânica, são utilizadas em ferramentas comuns e em produtos de consumo de uso diário. Também constituem item crítico de segurança nos sistemas de controle de máquinas. Assim que determinada parte de uma máquina chega a um ponto que não mais oferece segurança, o movimento da máquina é interrompido. Qual tipo de movimento e ação você quer que a chave tenha? Assim que isso estiver bem claro para você, determine as especificações necessárias da chave fim de curso ideal para sua aplicação. Nossos engenheiros podem ajudá-lo no processo de seleção.