Uma contribuição para o desenvolvimento e controle de sistemas de posicionamento submicrométricos

Abstract

A forte competição internacional na área tecnológica vem tendo uma influência cada vez maior no desenvolvimento de sistemas mecânicos de baixa incerteza. Hoje em dia, aplicações da tecnologia de precisão são encontradas na fabricação de itens tais como espelhos, lentes especiais, componentes de disco rígido, etc. A tecnologia utilizada para se fabricar peças para tais aplicações exige máquinas-ferramenta de baixa incerteza, especialmente projetadas para esta função, operando sob condições controladas de temperatura, umidade e isolamento do meio ambiente. A qualidade de forma, a precisão dimensional e a rugosidade da peça produzida podem ser influenciadas por diversos fatores relacionados com o projeto da máquina-ferramenta, entre eles, a exatidão de posicionamento e repetitividade. Este trabalho de tese apresenta a tecnologia de acionamento e controle empregadas no desenvolvimento do sistema de posicionamento de um torno, onde é fixado o suporte com a ferramenta e a sua função será de transmitir à ferramenta os movimentos de avanço e posicionamento com incerteza submicrométrica. Também é realizada a análise do comportamento de cada subsistema que compõe a estrutura de acionamento de cada eixo do posicionador, além do interfaceamento destes subsistemas, e por fim, é aplicada a técnica de controle PI-D+FF para se atingir uma melhor exatidão de posicionamento, dentro dos limites que a estrutura eletro-mecânica impõe. O sistema de posicionamento possui dois eixos com estruturas eletro-mecânica diferentes, sendo que, no eixo Z implementa-se o controle direto da posição do carro, ao contrário do eixo X, no qual implementa-se o controle indireto da posição. Os ensaios de posicionamento mostram que o eixo Z alcança a incerteza submicrométrica, já o eixo X sofre a influência de micro folgas, as quais terão que ser minimizadas para que se possa atingir a incerteza submicrométrica.