Servomotores

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Servomotores
Para quem precisa de movimentos de rotação e linear
Junho/2008

A utilização de servomotores em corrente alternada no Brasil remonta ao final da década de 80, quando as máquinas-ferramenta passaram a utilizar servomotores chamados brushless, ao invés de movimentos lineares hidráulicos e pneumáticos para usinagem de componentes ferrosos e não-ferrosos.

Quase simultaneamente, as aplicações se multiplicaram em outros segmentos do mercado, tais como em máquinas de embalagem, máquinas de plástico, máquinas de impressão, usinagem em madeira, conformação de metal, sistemas de montagem e movimentação, tecnologia de semicondutores, tecnologia médica e automação em geral.

Os servomotores em corrente alternada podem realizar movimentos de rotação ou, em conjunto com elementos mecânicos de transformação, realizar deslocamento linear num determinado movimento de uma máquina. A rotação do rotor do servomotor é controlada pela corrente elétrica que circula no estator (primário) que está na carcaça, e a posição do rotor, controlada pela realimentação da unidade de feedback existente em todos os servomotores.

O movimento linear é gerado por um fuso de esferas recirculantes, elemento mecânico que transforma a rotação do servomotor num deslocamento conhecido como passo do fuso. O passo de um fuso de esferas é a medida do deslocamento provocado quando do giro de 360 graus no eixo do fuso. Normalmente o passo é dado em milímetros, sendo os padrões de 5 mm, 10 mm e 20 mm. Imaginemos então um servomotor que possua um fuso de esferas
de passo com 20 mm acoplado diretamente ao seu eixo. Com uma rotação gerada pelo servomotor, temos 20 mm de deslocamento linear da castanha do fuso, de forma que se o motor atingir 4.000 rpm, a castanha do fuso se deslocará em 80 m/min.

As máquinas-ferramenta operam principalmente entre 10 e 80 m/min de velocidade nos eixos, e sistemas de movimentação de pequenas cargas podem operar com velocidades, por exemplo, de 200 m/min, porém estas velocidades são obtidas com Servomotores: para quem precisa de movimentos de rotação e linear Aplicação de servomotor linear na máquina de corte de vidro mais rápida do mundo. sistemas mecânicos de pinhão e cremalheira. Um pinhão com diâmetro de 100 mm, acoplado direto ao eixo do servomotor, girando a 637 rpm, atinge aproximadamente 200 m/min.

Servomotores lineares

Com a necessidade de redução e simplificação de componentes na montagem de máquinas diversas, o desenvolvimento dos motores lineares ocorre quase naturalmente com a melhoria de processos mecânicos, novos componentes elétricos e eletrônicos. A topologia mecânica para o motor linear se constitui no primário como parte fixa, e o estator com as três fases "correndo" sobre o "rotor". O rotor é "aberto", como uma massa de bolo, e esparramado no comprimento total do motor. O estator é fixado diretamente sobre guias lineares e patins, e desloca-se num movimento linear diretamente sobre o rotor. No estator, pelo calor gerado pelas correntes que circulam nas suas três fases, é necessário efetuar a refrigeração líquida para retirada do excesso de calor. Vide partes do primário, secundário e guias lineares indicadas na figura abaixo.

Na figura também observamos o sistema de medição do motor linear, o qual é conectado ao acionamento que controla o motor e fornece a posição do primário ao longo de todo o curso de movimento do motor.

Na figura abaixo, exemplo geral de conexão do conjunto comando numérico, acionamento e servomotor linear.

As aplicações de servomotores lineares podem atingir 300 m/min de velocidade de operação, e até 12 m/s2, o que representa 40% acima das acelerações atingidas em sistemas mecânicos convencionais de cremalheiras e fusos de esferas.

Crédito

O artigo "Servomotores: para quem precisa de movimentos de rotação e linear" foi escrito especialmente para Noticiário de Equipamentos Industriais – NEI pelo engenheiro Alexandre Wittwer, gerente de Acionamentos Elétricos e Controles da
Bosch Rexroth Ltda.