Introdução
Os motores elétricos na usinagem CNC e automação contemporâneas convertem energia elétrica no movimento mecânico preciso necessário para produzir qualquer coisa, desde implantes médicos até componentes aeroespaciais. Os servomotores e os motores de eixo são dois dos tipos de acionamentos mais amplamente utilizados neste campo. Eles são projetados para finalidades bastante diferentes — um para posicionamento e controle de alimentação, o outro para rotação de ferramentas em alta velocidade — apesar do facto de ambos transformarem energia elétrica em trabalho mecânico. O tempo de ciclo, a fiabilidade geral do sistema e a qualidade do acabamento da superfície podem ser significativamente afetados pela seleção do acionamento.
Princípios básicos e modos de funcionamento
Como funcionam os servomotores
Normalmente, um sistema de controlo de circuito fechado inclui um servomotor. O rotor é acionado para posições angulares, velocidades ou torques precisos por impulsos elétricos que são controlados por um codificador de feedback. Devido ao seu alto grau de controlo, os servos são perfeitos para acompanhamento de contornos, eixos de alimentação e outras aplicações onde a aceleração rápida, a baixa queda de velocidade e a capacidade de torque de sobrecarga são essenciais.
Como funcionam os motores de eixo
Por outro lado, os motores de eixo priorizam a potência de saída consistente em uma ampla faixa de velocidade. Frequentemente, eles assumem a forma de motores síncronos ou assíncronos de alta precisão que são conectados diretamente ao eixo do eixo da máquina. Sua capacidade de otimizar a potência em altas velocidades e manter o torque adequado em baixas velocidades é o que os torna únicos. Isso permite que as ferramentas de corte em tornos, retificadoras e cabeças de fresagem girem suavemente em altas velocidades.
Principais características de desempenho
Torque, velocidade e precisão de controlo
- Servomotores: Com tempos de resposta rápidos (normalmente inferiores a 5 ms) e baixo erro de velocidade estática (inferior a 0,5%), são concebidos para fornecer um binário constante até à velocidade nominal. Para superar a resistência ao corte, a capacidade de sobrecarga geralmente ultrapassa 3× o binário nominal por breves períodos de tempo.
- Motores de eixo: Para garantir que as ferramentas mantenham a força de corte em todas as faixas de rotação, eles são projetados para apresentar uma curva de potência constante, na qual o torque diminui à medida que a velocidade aumenta. A velocidade de resposta permite ajustes rápidos da rotação para trocas de ferramentas ou paradas de segurança, e a precisão da velocidade geralmente fica dentro de ±1%.
Potência de saída e regiões de potência constante vs. torque constante
| Característica | Servomotor | Motor do eixo |
|---|---|---|
| Característica do binário | Torque constante até a velocidade nominal | Potência constante em toda a gama de velocidades |
| Gama de regulação da velocidade | Muito ampla, frequentemente 0–5000 rpm | Ampla, mas otimizada para altas rotações |
| Sistema de feedback | Circuito fechado baseado em encoder | Circuito aberto ou encoder para feedback de rpm |
| Capacidade de sobrecarga | Alta (3× torque nominal) | Moderada (limitada pelo arrefecimento) |
| Circuito de controlo típico | Controlo de posição/velocidade/torque | Controlo de velocidade (região de potência constante) |
Cenários de aplicação
Casos de uso ideais para servomotores
Os servoacionamentos se destacam onde o posicionamento preciso e o controle dinâmico do movimento são fundamentais. Exemplos típicos incluem:
- Articulações de robôs e eixos pick-and-place
- Fresagem e gravação de contornos em alta velocidade
- Mesas de imagem médica e scanners a laser
- Máquinas de embalagem, rotulagem e têxteis
Casos de uso ideais para motores de eixo
Os motores de eixo acionam o elemento de corte rotativo em ferramentas que exigem um funcionamento suave e com rotações elevadas:
- Centros de torneamento CNC e tornos
- Retificadoras de alta precisão
- Cabeças de fresagem e eixos de perfuração
- Ciclos automatizados de rosqueamento e alargamento
Análise comparativa
Vantagens e limitações de cada tipo de motor
Servomotores
- Prós: Precisão de controlo excecional; binário elevado a baixas velocidades; resposta dinâmica; resistência à sobrecarga.
- Contras: Custo mais elevado por kW; requer encoder e eletrónica de acionamento sofisticada.
Motores de eixo
- Prós: Otimizados para potência constante em alta velocidade; eletrónica de acionamento mais simples; menor ruído.
- Contras: Torque limitado em baixa velocidade; menos adequado para tarefas de posicionamento.
Critérios de decisão: adequação do motor à tarefa
- Perfil de movimento: posição vs. rotação
- Faixa de velocidade: Torque em baixa velocidade vs. potência em alta velocidade
- Necessidades de precisão: Precisão de circuito fechado vs. estabilidade da velocidade
- Restrições orçamentais: Custos de acionamento e manutenção
Conclusão
Em máquinas automatizadas, os motores de eixo e os servomotores têm funções diferentes, mas complementares. Os acionamentos de eixo fornecem a rotação de alta velocidade e potência constante necessária para operações de corte, enquanto os servos oferecem desempenho dinâmico e precisão para o controlo do eixo. Pode escolher a melhor tecnologia de acionamento para a sua aplicação, ponderando os requisitos de movimento, as gamas de velocidade e as exigências de precisão, além das preocupações financeiras e de manutenção. Isso aumentará a produção, a qualidade e o valor a longo prazo.
