Um controlo de movimento pouco fiável pode levar a falhas mecânicas, riscos de segurança e períodos de inatividade dispendiosos. Sem o atuador certo, a rotação torna-se inconsistente. Os actuadores rotativos oferecem um movimento angular preciso e fiável para sistemas críticos.

Um atuador rotativo converte energia - eléctrica, pneumática ou hidráulica - em movimento rotacional controlado. É essencial para aplicações em automação, robótica, controlo de válvulas e fabrico de precisão.

Explore os fundamentos, os princípios de funcionamento, os tipos, os prós e os contras e as utilizações dos actuadores rotativos abaixo.

O que é um atuador rotativo?

A atuador rotativo é um dispositivo eletromecânico ou alimentado por fluido que gera movimento rotativo ou angular, normalmente numa gama limitada. Ao contrário dos actuadores lineares, que produzem movimento de empurrar/puxar, os actuadores rotativos são concebidos para rodar veios, braços ou estruturas mecânicas.

A conceção de base inclui:

• A habitação ou corpo que encerra componentes internos mecânicos ou acionados por fluidos.

• Um fonte de entrada-eletricidade, ar pressurizado ou fluido hidráulico.

• A mecanismo de transmissãocomo uma engrenagem, uma cremalheira e um pinhão ou um rotor.

• Um veio de saída que fornece a rotação controlada a uma carga.

Os actuadores rotativos podem oferecer um movimento simples de 90° ou 180°, ou uma rotação contínua completa de 360°, dependendo da aplicação. São amplamente utilizados na automação do fabrico, braços robóticos, linhas de embalagem e até dispositivos de consumo, como ecrãs rotativos ou sistemas de iluminação LED ajustáveis.

Princípio de Funcionamento do Atuador Rotativo

O princípio de funcionamento de um atuador rotativo depende da sua fonte de energia:

1. Atuador rotativo elétrico

Utiliza energia eléctrica para fazer rodar um eixo de motor. Os servomotores e os motores de passo são normalmente utilizados. Um controlador interno (ou controlador externo) controla com precisão a posição, a velocidade e o binário. Muitos sistemas incluem feedback de codificadores ou sensores.

Processo de trabalho:

• A eletricidade energiza o estator.

• É gerado um campo magnético rotativo.

• O rotor segue o campo, produzindo binário.

• Os sinais de controlo determinam a direção, o ângulo e a velocidade.

2. Atuador rotativo pneumático

Este atuador utiliza ar comprimido para gerar binário através de um sistema de palhetas, pistão ou cremalheira e pinhão.

Processo de trabalho:

• O ar comprimido entra nas câmaras de cada lado do pistão.

• A pressão diferencial faz com que o pistão se mova.

• Este movimento linear é convertido em rotação através de ligações mecânicas.

3. Atuador rotativo hidráulico

Funciona de forma semelhante ao tipo pneumático, mas utiliza fluido hidráulico em vez de ar, produzindo um binário mais elevado devido à incompressibilidade dos fluidos.

Processo de trabalho:

• A pressão hidráulica actua sobre um pistão ou palheta.

• A força é convertida em binário através de engrenagens ou palhetas rotativas.

Independentemente do tipo, todos os actuadores rotativos funcionam através da conversão de energia de entrada em saída rotativa, utilizando mecanismos de translação mecânica. Os modelos avançados incluem frequentemente batentes de limite, circuitos de feedback e proteção de binário.

Tipos de actuadores rotativos

Existem várias categorias de actuadores rotativoscada um optimizado para diferentes aplicações e requisitos.

1. Actuadores rotativos do tipo palheta

• Uma palheta rotativa no interior de uma câmara é empurrada por um fluido pressurizado.

• Oferece uma rotação de 90° a 280°.

• Simples e compacto.

• Comum em aplicações de automatização e de fixação.

2. Actuadores rotativos de cremalheira e pinhão

• Um pistão linear (cremalheira) move-se sob a pressão do fluido e faz rodar uma engrenagem de pinhão.

• Proporciona um binário mais elevado e ângulos de rotação mais amplos.

• Adequado para máquinas pesadas e industriais.

3. Actuadores rotativos eléctricos

• Incluir concepções acionadas por motores servo e de passo.

• Proporcionam um controlo angular preciso, normalmente utilizado na robótica e no fabrico.

• Pode ser integrado com controladores programáveis.

4. Actuadores rotativos de estrias helicoidais

• Combinar movimento linear e rotativo através de um veio estriado helicoidal.

• Compacto e potente, utilizado em sistemas aeroespaciais e de implantação de satélites.

5. Actuadores rotativos de forquilha escocesa

• Converter o movimento linear do pistão em saída rotativa através de um mecanismo de jugo.

• Eficiente para aplicações como o acionamento de grandes válvulas.

6. Actuadores de rotação contínua

• Proporcionam uma rotação de 360° ou ilimitada.

• Geralmente eléctricos, com controlo de retorno integrado.

Cada tipo tem as suas vantagens em termos de saída de binário, ângulo de rotação, velocidade e complexidade de controlo. A seleção do atuador rotativo adequado depende do perfil de movimento e das condições ambientais.

Vantagens e Desvantagens do Atuador Rotativo

Vantagens

• Posicionamento preciso: Especialmente nas variantes eléctricas com codificadores ou sistemas servo.

• Saída de binário elevado: Os tipos hidráulicos e pneumáticos proporcionam uma rotação forte em embalagens compactas.

• Design compacto: A maioria dos modelos integra-se em espaços apertados com uma estrutura de suporte mínima.

• Controlo flexível: Os actuadores eléctricos oferecem velocidade, aceleração e ângulo programáveis.

• Versatilidade: Aplicável em vários sectores, desde a indústria transformadora até à indústria aeroespacial.

• Tempo de resposta rápido: Particularmente para os tipos pneumáticos e eléctricos em tarefas de ciclo rápido.

• Integração: Facilmente emparelhado com PLCs, sensores e controladores de movimento.

Desvantagens

• Gama de rotação limitada: Muitas concepções apenas suportam viragens parciais (por exemplo, 90°, 180°).

• Complexidade na configuração: Os sistemas hidráulicos/pneumáticos requerem bombas, compressores ou válvulas.

• Requisitos de manutenção: Os vedantes, os motores e os circuitos de fluidos necessitam de controlos periódicos.

• Custos iniciais mais elevados: Especialmente para servo-actuadores rotativos de precisão.

• Sensibilidade à temperatura e à contaminação: Os modelos pneumáticos e eléctricos podem ser afectados por condições externas.

O atuador rotativo certo proporciona um desempenho consistente com uma manutenção mínima - quando escolhido para as exigências operacionais corretas.

Aplicações de Actuadores Rotativos

Actuadores rotativos são aplicados em numerosos sectores. Eis algumas aplicações típicas:

Automação industrial

• Utilizado em robots de recolha e colocação, mesas de indexação ou máquinas de embalagem para proporcionar movimento angular.

• Os actuadores de cremalheira e de palhetas são comuns neste caso.

Robótica

• Proporcionar a rotação de articulações em braços robóticos e objectores finais.

• Os actuadores rotativos eléctricos permitem um posicionamento suave, programável e preciso.

Aeroespacial e Defesa

• Os actuadores rotativos ajudam a colocar painéis solares, antenas ou superfícies de controlo em aviões e satélites.

• Os actuadores de estrias helicoidais são especialmente úteis devido ao design compacto e à densidade de binário.

Dispositivos médicos

• Controlar o movimento de instrumentos de precisão em equipamentos de imagiologia ou robôs cirúrgicos.

Petróleo e Gás / Atuação de Válvulas

• Abrir e fechar grandes válvulas industriais utilizando actuadores hidráulicos ou scotch yoke de binário elevado.

Produtos de consumo

• Visto em ajustável Espelhos LED para casa de banhoonde pequenos actuadores rotativos permitem uma rotação ou inclinação controlada para uma iluminação personalizada.

Automóvel

• Utilizado em sistemas de iluminação adaptáveis, controlo do acelerador e regulação dos espelhos retrovisores exteriores.

Os actuadores rotativos desempenham um papel fundamental sempre que é necessário um movimento angular controlado.

Resumo

Os actuadores rotativos convertem energia eléctrica, hidráulica ou pneumática em movimento rotativo controlado. A escolha do tipo certo assegura uma rotação eficiente, precisa e fiável para qualquer indústria.Para mais informações, contactar [email protected]