Escolhendo o Atuador Ideal: Atuadores Elétricos Rotativos vs. Lineares Explicados

Automação industrial e muitos processos de manufatura dependem de movimento. Sistemas de movimento movem peças para dentro e fora de máquinas, levam ferramentas ao contato com peças de trabalho e operam partes-chave de máquinas de processamento.

Este movimento é fornecido por atuadores. São dispositivos que, quando alimentados, movem-se de forma particular. Para engenheiros e responsáveis por sistemas de controle de movimento, é importante entender os vários tipos de atuadores disponíveis e quando cada um é apropriado. Usar atuadores elétricos industriais errados resultará em problemas de controle de movimento, questões de confiabilidade do equipamento e tempo de inatividade.

Posts anteriores abordaram tópicos como usos apropriados para atuadores pneumáticos e por que atuadores elétricos são precisos e repetíveis. Este post esclarece as diferenças entre atuadores elétricos rotativos e lineares.

Caminhos de Movimento

Um atuador linear fornece movimento de vai-e-vem em linha reta. Parâmetros-chave de desempenho são distância percorrida, velocidade e aceleração. (Outros incluem fatores como capacidade de carga.) Um ponto importante sobre atuadores lineares elétricos, que às vezes causa confusão, é que o movimento é fornecido por um motor elétrico, que gira. Assim, um atuador linear elétrico converte movimento rotativo em linear.

Como nota lateral, existem outras formas de atuador linear elétrico que não usam motor elétrico convencional. Incluem atuadores piezoelétricos e de bobina de voz, bem como motores de indução lineares. Estes têm alcances de trabalho muito curtos e estão fora do escopo desta discussão.

Um atuador rotativo fornece movimento em caminho circular em torno de um eixo. A maioria pode percorrer distância ilimitada, de um único grau ou menos a muitas revoluções. Parâmetros-chave são distância angular movida, torque aplicado, velocidade e aceleração.

Olhar Mais Detalhado sobre Atuadores Lineares Elétricos

A conversão de rotação do motor para movimento linear é realizada de duas formas. Ou o motor aciona uma correia sobre uma polia no fim do eixo do motor, ou o motor é acoplado diretamente a um fuso de rosca. (Em ambas configurações, não é incomum ter algum engrenamento entre eles.)

Em sistemas de fuso de rosca, uma porca é montada no fuso. À medida que o motor gira, a porca move-se ao longo da rosca. Uma plataforma ou carro é montado na porca e mantido no lugar por trilhos guia. Girar o motor move a plataforma ao longo do fuso.

Para impedir que a porca bata no fim do fuso, existem chaves de fim de curso em cada extremidade. Quando ativadas, cortam a energia do motor, prevenindo danos.

Atuadores lineares elétricos de carga leve usam motores DC de 12 ou 24V. Motores AC de 120V também são comuns, mas muitos atuadores elétricos industriais usam energia trifásica de 230V ou 460V. Tais atuadores suportam cargas pesadas e aplicam altas forças.

Uma diferença-chave entre atuadores lineares elétricos e cilindros pneumáticos é que os primeiros podem parar com precisão em qualquer ponto de seu alcance de movimento. Cilindros pneumáticos são difíceis de parar com precisão entre os fins de seu curso.

Controle preciso de posição é alcançado através do motor, com duas opções. Um motor de passo conta pulsos conforme gira. Cada pulso corresponde a movimento angular que o fuso converte em distância. Para mover a uma posição especificada, comanda-se o motor a mover certo número de pulsos.

A alternativa é usar um servomotor onde um encoder e controlador acompanham a posição. Servomotores são mais caros que steppers mas fornecem controle mais preciso. Para aplicações exigindo alta precisão, atuadores elétricos industriais quase sempre usam servomotor.

Olhando Atuadores Rotativos Elétricos

Como no atuador linear, o movimento vem de um motor elétrico. Aqui, a rotação do eixo passa por um conjunto de engrenagens para girar uma plataforma. As relações de engrenagem ditam o torque e velocidade alcançados, com níveis altos de ambos possíveis.

Em alguns atuadores rotativos, o motor é montado dentro da carcaça ou suporte da plataforma; outros têm-no externamente. Motores podem ser DC ou AC. Atuadores de passo e servomotor estão disponíveis para fornecer precisão necessária. Diferente de atuadores lineares, não há necessidade de chaves de fim de curso para proteger o mecanismo. Porém, a aplicação pode precisar de chaves de fim de curso para evitar curso excessivo.

Aplicações para Atuadores Elétricos Industriais Lineares e Rotativos

Atuadores lineares fornecem translação de uma localização a outra. Atuadores lineares elétricos têm vantagem sobre pneumáticos de poder parar no meio do movimento. Isso os torna boa escolha em tarefas de manuseio de materiais e, mais geralmente, para mover coisas em curta distância em linha reta.

Atuadores rotativos são usados em aplicações como juntas de robôs onde fornecem movimento angular preciso. Atuação de válvulas e movimento de portões de transportadores são outros exemplos.

Ao selecionar atuadores elétricos industriais, navegar por especificações e opções pode ser confuso. Os especialistas da JH Foster podem ajudar.