Um atuador linear Direct-Drive, usando um servomotor linear de ímã permanente, produz força e velocidade com base na corrente e na tensão fornecidas e gera um movimento linear ao longo do eixo sendo acionado. Um servomotor linear funciona como parte de um sistema de malha fechada, fornecendo a força e a velocidade comandadas por um servodrive e utilizando um feedback para fechar a malha de controle. Em termos simples, um servomotor linear se comporta de forma idêntica a um servomotor rotativo, ele é simplesmente estendido plano e reto. Vários elementos de feedback no sistema fornecem informações como corrente, velocidade ou posição da bobina do motor para o servodrive, que ajusta a ação do motor de acordo com os parâmetros comandados. Um servomotor linear é uma solução Direct-Drive em que a carga está diretamente conectada à porção móvel do motor.
Motores lineares Direct-Drive estão disponíveis em uma variedade de configurações (núcleo de ferro, canal em U, tubular), mas, em última análise, funcionam da mesma forma. O atuador linear Direct-Drive é parte de um servomecanismo que consiste em cinco elementos-chave: uma bobina ou forcer, uma pista magnética ou eixo magnético, um dispositivo de feedback, elementos mecânicos que consistem em rolamentos lineares e suportes e acionados por um controlador ou servodrive. O dispositivo de feedback é tipicamente uma escala linear, como encoder linear ou transdutor. Ou pode ser outros dispositivos, como potenciômetro, dispositivo de efeito Hall, tacômetro, LVDT ou qualquer outro sensor apropriado. Os elementos mecânicos guiam o forcer ou a bobina ao longo da pista magnética, mantendo a folga de ar adequada entre a bobina e os ímãs. Os componentes eletrônicos de controle completam o sistema de servo, alimentam o motor e comparam os dados de feedback à referência de comando, verificando se o servomotor linear está operando conforme os comandos dados. Existem muitos tipos de aplicações de motores lineares Direct-Drive, desde estágios X-Y simples até sistemas de pórtico complexos, como máquinas de corte a laser com muitos eixos acionadas por controladores de motion complexos.
Semelhante ao nosso blog sobre como um servomotor funciona, várias malhas de controle incorporadas são ajustadas visando o ótimo desempenho para fornecer o controle de motion de precisão. O sistema consiste em loops de posição, de corrente e de velocidade, que utilizam elementos de feedback preciso. Cada malha de controle sinaliza a malha subsequente e monitora os elementos de feedback apropriados, no intuito de fazer correções em tempo real para casar os parâmetros comandados.
A malha de controle base é a malha de força ou de corrente. A corrente é proporcional à força em um servomotor linear, que fornece aceleração ou empuxo. Um sensor de corrente é o dispositivo que fornece feedback relacionado à corrente que atravessa o motor. O sensor envia um sinal de volta aos componentes eletrônicos de controle, geralmente um sinal analógico ou digital proporcional à corrente do motor. Esse sinal é subtraído do sinal comandado. Quando o servomotor está na corrente comandada, a malha de controle será atendida até que a corrente caia a um nível inferior à corrente comandada. Em seguida, a malha de controle aumentará a corrente até que a corrente comandada seja atingida, e o ciclo continua com taxas de atualização de frações de segundos.
A malha de controle de velocidade funciona da mesma forma, sendo a tensão proporcional à velocidade. A malha de controle de velocidade envia à malha de controle de corrente o comando de elevar a corrente (aumentando a tensão) quando a velocidade cai a um nível inferior à velocidade comandada.
A malha de controle de posição aceita um comando de um PLC ou controlador de motion que, por sua vez, fornece um comando de velocidade que é enviado à malha de controle de velocidade. A malha de velocidade comanda a corrente necessária para acelerar, manter e desacelerar o motor na movimentação para a posição comandada. Todas essas três malhas de controle funcionam em sincronia otimizada para fornecer controle suave e preciso ao servomotor linear Direct-Drive.
