Recentes tendências em motores de passo lineares e planos
Antes da plotter vertical descrita acima apareceu uma usando um motor plano
(mostrado na Fig. 48 da apostila “Generalidades sobre os modernos...”) para carregar a
pena de desenho. Este motor (ou a parte móvel dele) era suspenso sobre uma grande base
estacionária, cuja superfície era marcada em cruz, em ambas as direções X e Y, para formar
os dentes do estator num padrão quadricular. Os vãos foram preenchidos com material nãomagnético para proporcionar uma superfície lisa. O motor plano, que pesava 1,5 kg, era
mantido na posição por uma força magnética forte mas era livre para deslizar quando as
posições eram chaveadas devido a uma fina película de ar comprimido de aproximadamente 10 µm. No passado os motores de passo lineares eram um campo desafiador para
engenheiros de motores, embora tivessem aplicação limitada. Alguns deles foram
substituídos por motores rotativos, como no caso das plotters gráficas. Isto é porque os
motores de passo lineares são grandes e uma abertura estreita de ar, entre o estator e o
motor, é difícil de se obter. Devido a sua construção, é difícil criar uma estrutura hermética
para os motores lineares, e isto configura um outro problema.
Acionadores de Disquetes e discos rígidos
Disquetes e discos rígidos são usados como dispositivos de memória auxiliares
para todos os tipos do computador, de laptops a mainframes. O floppy disk, também
conhecido como disco flexível, é um disco fino de Mylar com ambos os lados revestidos
com um material magnético onde os dados são armazenados. Como mostra a Fig. 8, o disco
é montado num revestimento ou capa de plástico possuindo um rasgo radial para permitir o
posicionamento do cabeçote de leitura e gravação. Para ler ou escrever dados no disco o
mesmo deve ser inserido numa unidade de acionamento que gira a uma velocidade de 5 ou
6 rotações por segundo. Quando inserido na unidade de acionamento o disco se acopla ao
cubo de acionamento, mas a capa de revestimento permanece estacionária. Para
posicionamento do cabeçote de leitura e gravação é usado um motor de passo dente-degarra, como mostra o esquema da Fig. 9.
Fig. 8 – Estrutura do disco flexível e mecanismo de montagem.
Um disco rígido é um disco de alumínio ou de vidro recoberto com um material
magnético, possuindo maior capacidade de armazenamento e maior rapidez no acesso de
informações quando comparado com um disco flexível. Num disco de 3,5 polegadas pode-
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se alcançar 30000 bits por polegada com aproximadamente 700 cilindros. A Figura 10
mostra um acionador para um disco rígido de 5,5 polegadas. A Fig. 11 mostra o mecanismo
de acionamento do cabeçote. Uma roda montada no eixo de um motor de passo híbrido
transmite o movimento para o braço principal através de uma correia de aço alfa, que se
enrola na roda. Nesta estrutura, um ângulo de passo do motor produz um deslocamento de
30 − 40 µm na cabeça magnética. O curso do motor é menos de uma volta.
Fig. 9 – Mecanismo de acionamento do cabeçote de gravação e leitura par discos flexíveis.
Fig.10 - Acionador para disco rígido.
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Fig.11 - Mecanismo de transmissão do movimento do motor de passo ao cabeçote
magnético, e um motor sem escovas de C.C. que gira o eixo-árvore que sustenta o disco
rígido.
Um rápido tempo médio de busca, que é definido como o intervalo de tempo
necessário para mover o cabeçote de uma trilha para outra, é 19 ms. Este tempo é alcançado
selecionando cuidadosamente os intervalos dos passos na aceleração e desaceleração. Para
menores intervalos de tempo médio de busca emprega-se um motor de bobina móvel.
Vários tipos de motores são usados para acionar o eixo-árvore do disco, mas um
motor de C.C. sem escovas é empregado em computadores pessoais (veja o acionamento na
Fig. 11). Para um projeto mais compacto o motor é colocado dentro do cubo.
Aplicações em controle numérico
Anteriormente, o campo principal de aplicação dos motores de passo era o das
ferramentas para máquinas de controle numérico. Hoje em dia, os servomotores, que são
motores de C.C. e motores de C.C. sem escovas, operados em malha fechada, são também
utilizados. Com um servomotor sem escovas obtém-se um melhor controle de posicionamento ponto-a-ponto em longas distâncias. A vantagem de um motor de passo encontra-se
em seu controle em malha aberta.
(1) Mesa XY e Mesas indexadoras. Um dispositivo para controlar as posições X e Y em um
plano usando dois motores é chamado uma Mesa XY. Os motores de passo são usados
como mostra a Fig.12(a). Uma combinação de uma Mesa XY e de uma mesa indexadora é
vista em 12(b). A mesa indexadora é acionada em malha fechada diretamente por um
grande motor híbrido trifásico.
(2) Fresadoras. O movimento em três eixos de uma peça de trabalho pode ser controlado
por três motores de passo. Na Fig. 13, o terceiro motor, que governa o movimento em torno
do eixo Z, está escondido embaixo da mesa. A ferramenta da fresadora é acionada por um
motor de indução.
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Fig. 12 – (a) Mesa XY controlada numericamente e (b) Mesa indexadora.
Fig. 13 – Princípio de controle numérico de uma máquina fresadora usando três motores de
passo.
(3) Máquinas de costura. Os motores de passo são usados extensivamente tanto para
máquinas de costura industriais como domésticas, que usam as vantagens das
características especiais do motor de passo, tais como o torque elevado, rápida resposta
para curtas distâncias, e posicionamento preciso utilizando controle simples em malha
aberta. É apresentada aqui uma bordadeira industrial, na qual dois motores de passo
controlam o movimento ao longo dos eixos X e Y do quadro, que mantém esticado o pano
a ser bordado. A Figura 14 mostra o controle do movimento do quadro e a Fig. 15 mostra
alguns cabeçotes de costura em operação. Nesta fotografia, cada cabeçote carrega doze
agulhas, cada uma delas com uma linha colorida diferente.
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