O que é um atuador linear?
Um atuador linear é qualquer dispositivo que produz trabalho convertendo energia não linear em movimento linear. Existem muitos tipos diferentes de fontes de energia primária usadas em atuadores lineares, desde motores elétricos a pressão de fluido e ar e expansão térmica. Cada tipo ou classe de atuador é adequado para diferentes aplicações, com base no tamanho, na saída, no potencial e nos requisitos de energia. Isso inclui abridores de portas, atuadores de máquinas para serviços pesados e pequenos controladores de processo de precisão.
Há um número impressionante de processos, máquinas e dispositivos que usam dispositivos que fornecem atuação linear. Estes variam desde o humilde abridor de bandejas de DVD a aríetes hidráulicos gigantes capazes de produzir dezenas de milhares de libras de pressão. O princípio básico por trás desses dispositivos indispensáveis é a conversão de uma fonte de energia não linear, tipicamente pequena, em movimento linear de magnitude aumentada. Existem várias fontes de energia primária comumente usadas em atuadores lineares; cada um tem seu próprio mecanismo de conversão específico. Na maioria das vezes, essas são entradas de movimento rotativo ou fluido pressurizado, embora existam vários tipos usados com menos frequência, como atuadores de cera quente.
O atuador linear de fonte rotativa geralmente utiliza um motor elétrico para fornecer sua energia de entrada. Este atuador utiliza arranjos de came ou parafuso de avanço para converter a energia rotacional do motor em movimento de linha reta. O exemplo do parafuso guia é uma escolha popular, pois fornece uma ampla gama de potencial de comprimento de extensão. O motor gira um parafuso de rosca grosso que passa por uma porca presa ao braço do atuador. A porca e o atuador são impedidos de girar e, como resultado, avançam para cima e para baixo no parafuso de avanço conforme ele gira, proporcionando movimento linear.
Um atuador linear do tipo came utiliza um came excêntrico conectado ao braço do atuador por meio de uma série de ligações ou um slot na face do came. Quando a câmera gira, empurra o braço do atuador para frente ou o puxa para trás. Essa variante não possui uma amplitude de movimento tão grande quanto o atuador do parafuso guia, mas é capaz de entradas muito precisas. Os atuadores de came costumam usar motores de passo eletrônicos que permitem maior controle do avanço e a precisão adicional necessária para o controle preciso do processo.
Os atuadores hidráulicos e pneumáticos usam um gás ou líquido pressurizado para obter movimento linear e possuem o maior potencial de saída. Esses sistemas consistem em um pistão contido em um tubo selado com válvulas em cada extremidade. O pistão é conectado a uma haste do atuador que passa através de uma vedação em uma extremidade do tubo. Uma fonte externa de gás ou líquido pressurizado, normalmente ar ou óleo hidráulico, é introduzida no cilindro através de uma das válvulas. Dependendo da introdução do fluido acima ou abaixo do pistão, o atuador avançará ou recuará.
Existem muitos outros tipos de atuador linear usados com menos frequência, como atuadores térmicos, que utilizam a expansão de materiais como cera para fornecer movimento linear. Outros tipos incluem atuadores piezoelétricos, magnéticos e de pinhão e cremalheira. Talvez o mais simples de todos seja o tipo de parafuso manual semelhante ao usado para ajustar um vernier. Esse tipo de atuador linear usa o mesmo princípio que as variedades de parafusos de avanço, mas normalmente possui uma rosca mais fina para um ajuste mais preciso.