Motor de torque de condução direta com grade circular

Codificadores circulares (ângulo*) podem ser usados em uma ampla variedade de máquinas e equipamentos. Um codificador rotativo consiste em um cabeçote de leitura para medição de posição e uma escala precisa gravada na superfície cilíndrica ou em disco do codificador rotativo. O cabeçote de leitura mede a posição detectando opticalmente marcas de escala regularmente espaçadas e transmitindo-a como um sinal analógico ou digital a partir dessa informação. Posteriormente, o sinal é convertido em uma leitura de posição por meio de um display digital (DRO) ou controlador de movimento.

Muitos sistemas de automação modernos exigem movimento rotativo preciso, como prensas computadorizadas de gravação em placa (CTP) rotativas, eixos A, B e C de máquinas-ferramenta, máquinas de montagem de componentes, sistemas de medição de formas, equipamentos de manipulação e inspeção de wafers e goniômetros. Diferentes aplicações requerem combinações diferentes de desempenho e recursos do codificador para otimizar sua funcionalidade – algumas exigem precisão, enquanto outras exigem repetitividade, alta resolução ou erro cíclico baixo para controle de laço de velocidade. Escolher um codificador que ofereça o melhor equilíbrio entre especificações técnicas e funcionalidade é desafiador, e poucos codificadores atendem a todos os requisitos.

O controle de movimento preciso depende da precisão e da resposta dinâmica do sistema. A medição precisa da posição é importante, mas o sistema não funcionará corretamente sem um controle preciso da posição. Motores de rotação direta, ou motores de torque, oferecem alto torque e controle servo preciso em um intervalo angular muito pequeno. Como a carga está acoplada diretamente ao motor de condução, não há necessidade de instalar componentes de transmissão que possam causar folga, histerese, erros de engrenagem ou alongamento de correia, resultando em uma excelente resposta dinâmica. Embora a construção sem moldura dos motores de torque de grande diâmetro não tenha uma conexão óbvia disponível para montar o codificador do eixo, o codificador anular fornece uma solução simples. Além disso, o codificador rotativo pode ser rigidamente acoplado ao motor de condução como uma carga, eliminando lacunas desnecessárias no sistema. Em qualquer sistema de medição ou controle, é desejável ter o codificador tão próximo quanto possível do motor de condução, o que ajuda a minimizar ressonâncias de eixo potenciais que afetam o desempenho do servo, especialmente à medida que a largura de banda do servo aumenta.

Os codificadores rotativos são uma excelente solução para fornecer feedback de posição angular preciso. Assim como na escolha de um motor, selecionar o codificador rotativo adequado requer um entendimento dos fatores que afetam a precisão do codificador e um bom conhecimento de como superar limitações de desempenho com base nas especificações reais. Ao escolher um codificador rotativo, é sábio considerar uma série de parâmetros, como taxa de dados, tamanho do sistema, complexidade e custo, além de precisão e resolução. Hoje, as grades lineares podem medir com precisão e resolução de dezenas de nanômetros, enquanto as grades rotativas podem medir dentro de um segundo de arco. Um segundo de arco é um ângulo muito pequeno:
•Pode ser expresso como o ângulo correspondente ao comprimento de arco de 1 μm em um raio de 206,25 mm.
•Pode ser expresso como o ângulo entre a distância de 30 m na superfície e o centro da Terra.
• Resolve para uma taxa de dados de 1,3 MHz a 1 rpm.

É útil considerar precisão, resolução e repetibilidade ao determinar o desempenho de medição necessário:
Para aplicações com requisitos de reprodutibilidade elevados (por exemplo, dispositivos de captação), as paradas repetidas do sistema na mesma posição de contagem da grade são mais importantes do que a precisão dos ângulos individuais da mesa.
Para movimento suave contínuo, a resolução e precisão do codificador selecionado não permitem que erros de vibração ocorram dentro da faixa de banda do servo de controle.
Para dispositivos de movimento lento, como telescópios astronômicos, medições precisas de ângulo são mais importantes do que a taxa máxima de dados do sistema.
Para sistemas de alta velocidade, pode ser necessário fazer um compromisso entre velocidade e precisão de posicionamento: grades de passo grosso (menos ticks) são adequadas para altas taxas de dados, mas grades de passo fino (mais ticks) geralmente têm erros de subdivisão menores.